酚类内分泌干扰物生物传感器的构建及其结构性能关系研究

酚类内分泌干扰物对近岸海域的污染已引起了普遍关注，为海洋酚类内分泌干扰物的预测预报提供实时准确的监测数据显得尤为重要。生物传感器技术弥补了传统分析方法的缺点，可以满足现场环境监测的要求。在生物传感器的研究中，活性界面的结构设计和生物大分子的固定化方法是影响其分析灵敏度和稳定性的关键因素。本研究拟设计构建基于层状硅酸盐/壳聚糖（衍生物）－纳米金插层材料的酪氨酸酶生物传感器，测定海水中酚类内分泌干扰物的浓度。本课题的开展将认识层状硅酸盐/壳聚糖（衍生物）－纳米金插层材料的制备方法及条件对其结构的影响，获得插层材料的有效制备方法；进行插层反应动力学及热力学分析，阐明插层机理，揭示插层材料结构与其性能之间的关系；揭示酚类内分泌干扰物的化学结构、修饰电极的界面结构及酶的固定化方法与酚类内分泌干扰物传感器性能之间的关系，为构建能够满足海水酚类内分泌干扰物现场环境监测要求的生物传感器提供理论依据。

本研究以（有机）层状硅酸盐/壳聚糖（衍生物）-纳米金插层复合物为基体固定化酪氨酸酶，构建适于酚类内分泌干扰物现场环境监测要求的生物传感器提供理论依据。研究结果表明，活性界面的结构设计和生物大分子的固定化方法是影响其分析灵敏度和稳定性的关键因素。在插层复合物的制备方案中，先将壳聚糖及其衍生物插入层状硅酸盐或有机化层状硅酸盐的片层间，然后利用片层间壳聚糖及其衍生分子链上丰富的-NH2和-OH原位还原氯金酸，制备的插层复合物性能最佳。在插层复合物上采用吸附法固定酪氨酸酶，制备的固定化酪氨酸酶具有最高的酶活性。在壳聚糖、羧甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐和羧甲基壳聚糖季铵盐四种插层复合物的插层剂中，以羧甲基壳聚糖和羧甲基壳聚糖季铵盐为插层剂时，构建的酚类内分泌干扰物的响应性能最佳，表明壳聚糖衍生物的羧基在其性能中具有重要的地位。在六种被试酚类内分泌干扰物中，生物传感器对典型合成雌激素的检测性能更佳，而其中以壬基酚为最佳，说明基于酪氨酸酶的生物传感器适于检测具有两个以下酚羟基的内分泌干扰物。