耐爾藍(NB惡)是一種吩 嗪類堿性染料,結晶性粉末,具有金屬光澤。溶于熱水呈藍色,微溶于冷水和乙醇。耐爾藍具有很好的電化學可逆性、穩定性和電子傳遞能力,其電化學及電催化性質方面的研究已有報道。耐爾藍可以吸附于石墨電極表面、或者電聚合到玻碳電極表面制備修飾電極,從而達到改善裸電極的電催化效果。單獨耐爾藍的催化效果并不明顯,而且催化速率很慢,可以通過一些新的物質,比如碳納米管、石墨烯等來解決這一問題。
本文將對近幾年來耐爾藍在電化學分析方面的研究、應用和發展前景做一總結和評述。
1 耐爾藍在自組裝膜電極方面的應用
自組裝指的是分子在氫鍵、范德華力等弱作用力推動下,自發形成具有特殊結構和形狀的分子集合體的過程。利用自組裝原理實現的自組裝膜技術能夠在分子水平上設計膜的結構,以獲得特殊的性能和功能,進而應用于檢測某些特殊目標分子。近年來,自組裝膜技術開始被應用于修飾改性電極材料,以實現特定的電化學功能, 在電分析領域顯示了巨大的優勢 ,逐漸成為一個熱門的研究領域,廣泛運用于構筑電化學或生物電化學傳感器。
耐爾藍作為一種具有電活性的染料分子,在自組裝膜技術方面表現出了獨特的性質。李俊等[1]將耐爾藍通過共價鍵結合在金電極表面的自組裝膜上,制得耐爾藍自組裝膜修飾電極,并對其穩定性、電化學及電催化性質進行了研究。研究表明,耐爾藍利用其分子中的伯胺基團,共價鍵合與自組裝膜修飾電極表面,得到的修飾電極呈現出良好的氧化還原性質和電催化特性,可以制備以耐爾藍為媒介體的生物傳感器,直接測定生物體系中的過氧化氫或環境樣品中的其它過氧化物,并可以間接檢測生物樣品中的葡萄糖、膽固醇等的含量,為構造生物傳感器提供穩定的媒介層。
顏萍菲等[2]利用自組裝膜技術在金電極表面修飾上耐爾藍,然后將辣根過氧化物酶交聯固定于自組裝膜修飾電極表面,得到 HRP/NB/SAM/Au 修飾電極,研究了該修飾電極的電化學特性及對過氧化氫的檢測條件。研究結果表面,該修飾電極具有靈敏度高、穩定性好、抗干擾能力強的特點,為構筑尓以耐 藍為媒介體,辣根過氧化物酶為生物敏感組分的雙氧水傳感器提供了理論依據。
2 耐爾藍在探針分子方面的應用
化學探針是化學傳感技術領域的一項重大發現,是化學生物學研究中的重要工具,目前已有愈來愈多的探針應用于分子水平上進行實時檢測,可以幫助我們在分子水平探索復雜生命體中的生命過程和調控網絡,分子探針因其靈敏度高、檢測對象廣、響應信號豐富等特點,成為了用于臨床分析、環境檢測、生物分析等領域不可缺少的檢測工具。
郜洪文等[3]尓用耐 藍作為探針體,詳細研究了DNA尓與耐 藍的相互作用情況,并測定了反應產物的結合比、結合常數、摩爾吸光系數,同時建立了樣品 DNA 的定量測定方法。陳秋影[4]等基于 DNA或 RNA尓對耐 藍熒光的猝滅效應,建立了一種新的DNA 或 RNA 的測定方法。徐云燕[5]尓等以耐 藍為熒光母體,設計合成了一個新的可應用于 Cu2+和 Zn2+分辨性響應的光學探針。該探針的吸收光譜對 Cu2+具有選擇性響應,可應用于 0.1×10-6級 Cu2+的比色傳感;而探針的熒光光譜對 Zn2+具有選擇性響應,可導致其熒光發生 4 倍量的增強,因此探針又可應用于 Zn2+的熒光增強傳感。
3 耐爾藍在聚合物修飾電極方面的應用
許多染料被作為生物分子電化學氧化(或還原)的中間體或促進劑修飾在電極表面進行生物分子的尓測定及生物氧化還原電子傳遞過程的研究,耐 藍是一種水溶性良好的分子,能夠通過吸附或電聚合的方法固定在電極表面,以備用作氧化還原的介體。
杜攀等[6]尓報道了把耐 藍電聚合到碳納米管修飾的玻碳電極上,制成 PNB-SWNTS/GC 修飾電極,該修飾電極表現出對 NADH 的氧化有電催化活性,改進的電子傳遞動力有效地阻止了電極表面污染物的生成,增強了反應的穩定性和可再生性。將酒精脫氫酶修飾在 PNB-SWNTS/GC 電極表面就可以制成基于脫氫酶的電化學傳感器。所得的傳感器,ADH-PNB-SWNTS/GC 電極表現出低成本、制備簡單、靈敏快捷、檢測脫氫酶底物時有好的再生性等優點,因此,PNB-SWNTS 有望在新型傳感器、染料電池及其它電化學傳感器的研制方面有更廣泛的應用。
徐蘭蘭等[7]將碳納米管滴涂到玻碳電極表面,并通過重氮鹽功能化實現碳納米管的修飾,從而使電極表面修飾上其他功能基團,得到末端為-COOH尓的修飾電極,耐 藍帶有伯胺基團,能夠通過碳二亞胺反應共價鍵合到電極表面,得到 NB-CNT/GCE修飾電極,并研究了該修飾電極的穩定性及對NADH 的電催化性質。結果顯示,該電極相比較耐尓藍直接吸附到碳納米管上性質更穩定,催化電流更大,呈現出良好的電催化特性。在-0.1 V 的條件下,該電極還有響應速度快、靈敏度高、線性范圍寬、檢出限低等優點,且一般的生物物質無干擾,并且電極能長時間重復使用。
劉惺等[8]尓將耐 藍電聚合到玻碳電極表面,再尓將石墨烯分散液滴涂在電極表面,得到聚耐 藍/石墨烯薄膜修飾電極,用該電極檢測蔬菜中殘余的尓對硫磷,相對于裸電極、聚耐 藍單層膜修飾電極,對硫磷在雙層膜修飾電極上的電化學響應顯著增強。通過對實驗條件的優化,大大提高了對硫磷在修飾電極上的靈敏度,將該修飾電極應用于實際蔬菜殘留對硫磷的實際測定,獲得比較滿意的結果。
4 結 論
耐爾藍具有良好的氧化還原性質和電催化特性,可為構造生物傳感器提供穩定的媒介層。相對于耐爾藍單體,其聚合物具有催化效果好,比表面積大等優點,在探針分子、修飾電極方面具有良好的應用前景。
參考文獻:
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