DOI:10.1016/j.procbio.2020.05.031
植入式電化學生物傳感器是一種精確、可靠測量體內小分子的強大工具。然而，電極植入到活體動物中時不可避免地會受到蛋白質的吸附，從而影響了生物傳感器的靈敏度和穩定性。在此，采用一步靜電紡絲技術，研究者設計了在玻碳電極(GC)上構建的多壁碳納米管/明膠-血紅蛋白（MWCNTs/Gelatin-Hb）核殼納米帶，并研究了蛋白質吸附對電極表面性能的影響。水接觸角和掃描電子顯微鏡（SEM）結果表明，電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb納米帶具有親水性和一定的抗蛋白質吸附特性。電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb納米帶吸附蛋白質后，仍可實現電紡核殼納米帶中Hb分子與電極之間的直接電子轉移以及過氧化氫（H2O2）的催化作用。此外，與蛋白質吸附前（0.0155 mmol/L）相比，蛋白質吸附后的電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb納米帶對H2O2仍具有較高的生物親和力（0.0382 mmol/L）。利用電紡核殼多壁碳納米管/明膠-血紅蛋白納米帶構建的H2O2生物傳感器顯示出較高的靈敏度、良好的重現性和蛋白質吸附后的穩定性。該研究為可植入電化學生物傳感器的開發提供了新穎的設計觀念和有效的平臺。
圖1.同軸靜電紡絲裝置的示意圖，用于制備由Hb作為外殼和MWCNTs/明膠復合材料作為內核的核-殼納米帶。
圖2.BSA吸附后0（a）和120分鐘（b）的電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb納米帶的SEM圖像。插圖a：電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb納米帶的TEM圖像。BSA吸附后（c）0和（d）120分鐘，電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb納米帶的接觸角。數據顯示為平均值±SD（n=3）
圖3.BSA吸附后（b）0和（c）120分鐘，Hb（a）和電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb納米帶的紫外-可見吸收光譜。
圖4.電紡MWCNTs/明膠/GC電極（a）和電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb/GC電極在N2飽和PBS（0.1 mol/L，pH 7.0）中BSA吸附后（b）0和（c）120分鐘的CV。（d）加入H2O2的N2飽和PBS（0.1 mol/L，pH 7.0）中的電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb/GC電極的電催化CV。掃描速率：100 mV/s。插圖：在各種掃描速率（包括100、200、300、400、500、600、700、800和900 mV/s，從內到外）下，吸附BSA的電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb/GC電極120分鐘內的CV。
圖5.Hb電催化還原H2O2的機理。
圖6.BSA在攪拌溶液中吸附后（黑色曲線）0和（紅色曲線）120分鐘，電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb/GC電極對PBS（0.1 mol/L，pH 7.0）中連續添加H2O2（每次添加5μmol/L）的電流響應。施加電勢：-0.41 V（vs.SCE）。插圖顯示了催化峰值電流與H2O2濃度的校準曲線（a）和相應的Lineweaver-Burk圖（b）。
圖7.在N2飽和PBS（pH7.0）中（A）添加5μmol/L H2O2、（B）連續添加0.02 mmol/L DA、0.2 mmol/L AA、0.2 mmol/L GLU、0.02 mmol/L 5-HT和H2O2的情況下，120分鐘期間BSA吸附的電紡核殼MWCNTs/明膠-Hb/GC電極的電流響應。施加電勢：-0.41 V（vs.SCE）
