有机2无机杂化材料膜制备生物传感器

第33卷分析化学(FENXIHUAXUE)　研究报告第5期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2005年5月ChineseJournalofAnalyticalChemistry609～613

有机2无机杂化材料膜制备生物传感器

用于在线生化需氧量的测定

刘长宇　屈建莹　郏建波　齐　力　董绍俊3

(中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室,长春130022)

摘　要　用溶胶2凝胶与接枝共聚物组成的有机2无机杂化材料固定皮状丝孢酵母制备BOD生物传感器,在研制的在线BOD监测仪上考察其性能。结果表明,该传感器线性高达85.0mg/LBOD,稳定性良好、使用寿命长,可连续使用90d以上,保存14个月后仍可保持70%以上的活性。本方法用于实际样品分析,得到了与传统的5d法较一致的结果,可用于污水的在线监测。

关键词　溶胶2凝胶,生物传感器,生化需氧量,在线生化需氧量监测仪

1　引　　言

在生化需氧量(BOD)生物传感器的研制中,固定化材料及固定化方法的选择对BOD微生物传感器的稳定性和重现性有很大影响。近年发展起来的溶胶2凝胶衍生的玻璃材料已发展成适合于固定生物

[1,2]分子的一类新型材料,这类无机材料具有物理刚性、化学惰性、较高的光、热稳定性及可忽略的溶胀

性而特别适合于构建生物传感器;此外,接枝共聚物所含有的大量羟基有助于为固定化的生物分子提供

[3]生物相容性的微环境,故以接枝共聚物为基础的生物传感器有高的灵敏度和很好的生物相容性。将

两种材料的特性结合起来而制备新型有机2无机杂化材料固定化膜,生物相容性好,能防止溶胶2凝胶成

[4]膜时的开裂和接枝共聚物的溶胀性。该杂化材料在固定酶或蛋白质以制备生物传感器方面已显示

[5～7]出广阔的应用前景。在已被广泛研究的微生物中,皮状丝孢酵母因被证明具有较广泛的有机物降

[8]解范围、良好的稳定性而被日本工业标准协会选定用做生产BOD生物传感器的标准。

本研究采用溶胶2凝胶与接枝共聚物组成的有机2无机杂化材料固定皮状丝孢酵母制备的BOD生物传感器。考察了在研制的XSF21型在线BOD监测仪上的本传感器性能。实验显示了良好的稳定性和重现性,样品测试结果与BOD5值具有较好的相关性,预计在环境监测领域中将有广阔的应用前景。2　实验部分

2.1　试剂与仪器

正硅酸乙酯(天津化工厂);聚乙烯醇接枝42乙烯基吡啶(PVA2g2PVP)据文献[9]合成;三甲基氯硅烷(德国Sigma公司);皮状丝孢酵母(T.cutaneum,2.570)(中国科学院微生物研究所);葡萄糖(北京化工厂);L2谷氨酸(上海政翔化学试剂研究室);牛肉膏、蛋白胨、酵母提取物(上海化学试剂公司);BOD标准样品(SRMBOD5λ)(北京国家环保总局标准样品研究所)。其它试剂均为分析纯。根据

GB7488287BOD测量标准,GGA标准溶液由谷氨酸(C5H9NO4)和无水葡萄糖(C6H12O6)配制而成。将谷氨酸和葡萄糖置于103℃烘箱中干燥1h,准确称取以上两种物质各150.0mg,蒸馏水溶解并定容至100mL。PBS缓冲体系:0.02mol/LKH2PO420.04mol/LNa2HPO4,pH7.0。XSF21型在线BOD监测仪为中国科学院长春应用化学研究所与江苏江分电分析仪器厂联合研制,具有自动稀释、自动进样、自动标定功能,可实现样品的在线分析。BOD探头采用传统的三电极体系,镀金属纳米粒子的金电极(<1.0mm)为工作电极,Ag/AgCl(0.1mol/LKCl)电极为参比电极,铂丝为对电极,工作电压为-700mV,并配备优质的透氧膜。

　2004206217收稿;2004212208接受

本文系国家科技部“十五”国家科技攻关资助课题(No.2001BA210A04)