3。4  用ChOx/KMWCNTs/GCE和ChEt/ChO/ KMWCNTs/GCE修饰的玻碳电极检测胆固醇和胆固醇油酸脂的电催化作用 15

结论 20

参考文献 21

致谢 23

1  前言

胆固醇和胆固醇油酸酯作为人类的重要组成化合物，是神经和大脑细胞不可或缺的组成部分，是胆酸和类固醇激素等其他生物材料的重要前体[1-4]。然而，如果过度摄入，会导致血液中积累过多，进而引起动脉硬化、脑血栓、冠心病等致命的疾病，严重威胁人类的生命安全[5-8]。 因此开发研究新型，实用方便并且能够快速选择性检测胆固醇的生物传感器，是无法回避并且迫在眉睫的问题。胆固醇氧化酶（ChOx）是一种含有黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的酶，它能通过催化氧化胆固醇从而生成胆甾-4-烯-3-酮和过氧化氢。当前众多研究人员利用ChOx的高效催化作用以实现对环境中的胆固醇进行精确监控和监督，然而，ChOx的直接电化学研究基本没有，因此可以通过将ChOx修饰到电极表面，构建高特异性胆固醇生物传感器，进而探索其直接电子转移机制。此外，通过利用ChOx的直接电化学，共同固定ChOx和胆固醇酯酶（ChEt）既能测定游离的胆固醇又能检测酯化的胆固醇。然而，在常规电极上很难实现FADH2氧化或FAD还原的直接电子转移，因为FAD被深埋于洞穴中，并不容易接触电极表面进行电子传导。因此，科研人员通过引入新型碳纳米材料从而达到促进氧化酶和电极表面的直接电子转移。

图1 胆固醇和胆固醇酯的电化学检测。来自优I尔Q论T文D网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766

碳纳米管（CNTs）径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米量级，为管状纳米级石墨晶体，由单层或多层石墨片绕中心轴按一定的角度螺旋卷曲而形成，由于CNTs特殊的结构，使其具有大长径比和大比表面积，低电阻和高化学稳定性及吸附性，由于其具有独特的电学、机械性质及广阔的应用前景倍受关注。它构成的新型碳系统化学掺杂能强烈改变其物理性质[9，10]。

将碳纳米管进行钾、氮、硼和铯等元素的化学掺杂可以在优化比表面的同时极大的改善碳纳米管的场发射效应、机械性和导电性，尤其是K等碱金属杂原子掺杂的CNTs，因其卓越的电子结构和物化性能，因而拓宽了CNTs的应用前景且吸引了众多人的关注。Rao等人[10]报道了钾掺杂CNTs能够大幅增强自由电子的密度，并且能提高电学性质和热导率。Lee等人[9]研究证明了钾掺杂CNTs能降低电阻率，继而引起导电率的大幅提高。Javey等人[12]发现了短通道n型单壁碳纳米管（SWCNTs） 的钾掺杂源和场效应晶体管（FETs） 的漏极。Chun等人[13]在室温下实现了钾掺杂双壁碳纳米管（DWCNTs）并研究了它的的场发射特性。另外，Chun等[14]人实现钾掺杂MWCNT并且演示了KMWCNT在乙醇中的分散。尽管有这些优秀的研究，但目前在钾参杂CNTs生物传感器方面仍缺乏研究，特别是碳纳米管掺钾的有效方法和考虑他们的结构转变方面的研究是非常罕见的[12]。迄今为止，碳纳米管掺钾通常使用的方法是在高温高真空系统中蒸发了的钾与碳纳米管反应。然而，这种方法很难准确控制掺杂浓度，并且这还是一个高耗能和高成本的过程。因此，我们非常需要一个简单且可控的掺杂过程。根据室温条件下化学掺钾这项工作可以表明碳管的结构和形态属性，此外，我们研究KMWCNTs固定ChOx的电催化活动没有减少氧气、过氧化氢。结果表明，在构建基于固定化酶的直接电化学的第三代酶生物传感器过程中，KMWCNTs可以作为很好的候选材料。因此，在KMWCNTs上固定ChOx以发生优良的直接电化学反应，形成了用于胆固醇测定的第三代生物传感器。