基于导电高分子复合材料的抗坏血酸氧化酶电化学生物传感器的开发和农业应用

文阳平 ， 卢丽敏 ， 徐景坤 ， 李 冬 ， 刘 明 ， 贺浩华 *

（1.江西科技师范学院有机功能分子重点实验室，江苏南昌330013）

（2.江西农业大学教育部作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西南昌330045）

生物传感器由于能实现连续、快速、现场活体检测与分析，具有便携性、可行性、特异性、简便性、灵敏性、高效性、低成本等优点已广泛应用于环境监测与控制、生物制药与临床医学、食品安全与生物发酵等相关领域。导电高分子由于可逆的电化学掺杂与去掺杂、高而稳定的导电率、简单可行的生物活性分子固定化、能与不同固定方法结合、可与不同固定材料聚合或复合等独特优势在电化学生物传感器的应用中已显示其独特魅力，同时，导电高分子作为良好的导电生物材料为促进电子的快速传递和生物活性分子的高效固定也引起生物传感器构建的广泛关注。电化学方法具有制备和检测简单快速，条件易控制，试剂无须预处理、用量少、成本低，检测稳定性好、灵敏度高、选择性强等特点。然而，电化学生物传感器在农业领域的应用却很少，尤其在粮食作物、蔬菜作物中的定性定量分析研究鲜有报道。基于以上目的，一种为农作物中生物活性分子定性定量及其生理生化分析的导电高分子电化学生物传感器被研究开发。

结合抗坏血酸氧化酶(AO)基生物传感器过去三十年的发展历程，该文构建了基于导电高分子的AO基生物传感器[1]，并对该生物传感器进行改良[2～3]。该文以AO为模式酶，各种导电高分子复合材料:诸如导电高分子聚 (3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、聚 (羟甲基3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOTM)、聚吡咯（PPy）、聚三噻吩乙酸（PTAA）与氨基酸表面活性剂（SLS）、单臂或多壁碳纳米管（SWCNT 或 MWCNT）、离子液（[Emim][EtSO4]）、Nafion为AO的导电固定基底，构建不同维生素C(Vc)生物传感器应用于农作物和农产品中Vc含量的检测与分析。Vc对基于导电高分子复合材料的AO生物传感器均有类似的表征,表现出良好的生物电催化活性，高浓度的Vc将导致峰电位较小正移,电流-时间响应延长，曲线线性偏离。酶分子的物理吸附和电化学聚合法都容易造成酶分子的脱落，交联和包埋能很好解决这一问题。尤其是多种固定方法相结合能很好弥补各自的缺陷,不同复合材料修饰的导电高分子不仅能改善固定基底的性能,而且有利于增强电化学生物传感器的综合性能。在蔬菜作物和农产品中Vc含量的成功检测表明：基于导电高分子生物传感器作为一种监测分析工具能够应用于农作物中生物活性分子的检测。

（略）