本实用新型专利技术公开了一种电学监测纳米限域空间内酶催化动力学的装置。检测池腔体分为用石英片连接的进样池腔体和渗透池腔体，石英片设有中心通孔并安装有多孔阳极氧化铝圆片的圆片，检测电极插入到进样池和渗透池腔体中；再固定于打孔石英片，将打孔石英片置于进样池和渗透池之间形成检测池。本实用新型专利技术不需要复杂的材料和结构，有效避免传统装置检测反应产物受外界因素干扰的缺点。
【技术实现步骤摘要】
一种电学监测纳米限域空间内酶催化动力学的装置
本技术涉及一种电学监测纳米限域空间内酶催化动力学的装置。
技术介绍
酶是广泛存在生物体内的活性物质，具有催化效率高、选择性强、反应条件温和等优点，广泛应用于合成、催化、燃料电池等领域。多年来，水溶性酶的结构、稳定性和催化能力是通过溶解在一定成分浓度和温度缓冲水溶液中来分析它们的结构，研究它们的催化活性。从这个角度来说，某种经纯化可溶性酶的体外特性可以用来阐述酶催化特定化学反应能力及反应机制。然而，简单缓冲溶液并不能反映酶催化通常发生在成分复杂的生物介质环境。大多数生物体内酶催化反应发生在分子拥挤的环境中或在限域空间内，如在表面上，嵌入表面，或在体积小内。因此，体内感兴趣的酶在被综合模拟时这些因素是需要被考虑的。传统的酶活性检测是在体外缓冲溶液中进行，无法反应酶在体内空间受限情况的催化性能。离子通道又称为膜蛋白，嵌入细胞膜在生命活动中扮演至关重要的角色。受到蛋白质通道的启发，固态纳米通道相比生物纳米通道具有良好的机械强度，通道大小可调，容易进行功能修饰的优点，近年来引起越来越多的研究兴趣。在固态纳米通道内检测酶的活性可以很好地模拟酶在限域空间内的催化性能。目前现有的固态纳米通道内检测酶活性的研究方式主要是基于荧光和电化学检测方式。现有技术有的在检测端粒酶活性过程中，在钾离子存在形成G-四联体，对通过纳米孔道的指示分子产生的电化学信号进行检测。还有的在检测疾病相关的脂肪酸分子和醛类分子采用电化学阻抗信号变化。这些检测方式都仅对反应前后两种状态的信号进行检测，无法对酶催化反应的整个过程进行监测，不能得到酶催化动力学参数。这些检测方式无法收集游离产物的实时信号，其检测过程也会受到扩散和传质影响，导致信号收集效率低。因此，结合纳米通道阵列和酶催化沉积的优势发展对酶催化过程进行简单、灵敏地分析监测，实现对酶动力学过程进行分析具有重要的意义，为开发更为灵敏的检测手段提供理论依据。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种电学监测纳米限域空间内酶催化动力学的装置。本技术的目的是通过以下的技术方案来实现的：本技术包括检测池腔体和检测电极，检测池腔体分为进样池腔体和渗透池腔体，进样池腔体和渗透池腔体之间通过打孔石英片连接，所述的石英片设有中心通孔，中心通孔处安装多孔阳极氧化铝圆片，进样池腔体和渗透池腔体的腔体上端设有检测电极，检测电极下端插入到进样池腔体和渗透池腔体中。所述的多孔阳极氧化铝圆片通过环氧树脂胶固定粘接在中心通孔的一侧所述的孔端面，使得阳极氧化铝圆片的中心和中心通孔的中心重合。所述的多孔阳极氧化铝圆片表面覆有酶，通过物理方式将酶覆于多孔阳极氧化铝圆片的表面上。所述的石英片尺寸为20mm*20mm*0.5mm，中心通孔为直径0.2mm～3mm的圆孔。所述的检测电极采用双Ag/AgCl饱和KCl溶液电极。所述检测电极连接到电化学工作站。本技术的有益效果是：本技术不需要复杂的材料和结构，制作出简易检测池，用于检测通道电流信号来监测酶催化沉积过程。本技术有效避免了现有酶覆在电极表面的结构使得检测反应产物受外界因素干扰的缺点，成本低但非常有效。附图说明图1为实施例中的装置示意图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本技术做详细描述，但并不是限制本技术。如图1所示，本实施例将多孔阳极氧化铝圆片4裁剪成直径为3mm的圆片，具体实施的多孔阳极氧化铝圆片的来源是商业化产品，其孔径为30nm。在20mm*20mm*0.5mm的正方形石英片3中心打圆形的孔，圆孔径为1mm。首先将多孔阳极氧化铝圆片表面覆有辣根过氧化物酶(HRP)的表面层，取出用蒸馏水清洗氮气吹干备用，将打孔石英片分别在乙醇、蒸馏水中利用超声波清洗，氮气吹干。然后将环氧树脂胶5的胶粘剂和固化剂(v/v＝1:1)混合均匀后，取少量混合胶涂在石英片一孔端面周围，用氮气将胶均匀吹在孔周围同时保证石英孔不被胶堵住。石英片另一孔端面保持干净，将多孔阳极氧化铝圆片4放置在涂有环氧树脂胶的石英片面上，尽量使得阳极氧化铝圆片4中心同石英孔中心重合。接着，在2mL圆柱形离心管的顶部两侧用打孔器分别打一个直径约6mm的孔，作为电极插入孔，然后切分为两部分，一个作为进样池一个作为渗透池。再将黏有圆片的石英片夹在进样池和渗透池之间，并用硅胶将进样池和渗透池黏在石英片上成为检测池2。在检测池的进样池和渗透池中都加入PBS溶液，取两支Ag/AgCl饱和KCl电极作为检测电极1分别插入进样池和渗透池中，将两电极接在电化学工作站上，进行电流-电压曲线的测量，具体测量参数可以为电势范围-0.05V～0.05V，采样间隔0.01V。接着进行电流-时间曲线的测量，待电流稳定后，在进样池中加入反应物，在具体电流测量参数可以为两电极之间电位-0.05V，采样间隔0.1s，采样时间为2500s。以反应物前稳定电流平均值作为基线电流，进行归一化处理，可以理论计算出每个孔的体积约为4.23×10-13L。多孔阳极氧化铝圆片表面覆有HRP时，能利用此装置相结合可达到孔内HRP的检测，相比于将HRP固定在电极上检测的装置，本装置能更灵敏地检测产生的信号。装置检测成本低，多孔阳极氧化铝圆片4元，打孔石英片30元，电极180元，进样池和渗透池4元，环氧树脂胶2元，共220元，其中除多孔阳极氧化铝圆片以外，其他材料都可重复使用，即每次检测需要约5元即可，成本低。由上述实施例可见，本技术制作出了简易检测池装置。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电学监测纳米限域空间内酶催化动力学的装置，其特征在于：包括检测池腔体和检测电极，检测池腔体分为进样池腔体和渗透池腔体，进样池腔体和渗透池腔体之间通过打孔石英片连接，所述石英片设有中心通孔，中心通孔处安装有多孔阳极氧化铝圆片，检测电极下端插入到进样池腔体和渗透池腔体中。
【技术特征摘要】
1.一种电学监测纳米限域空间内酶催化动力学的装置，其特征在于：包括检测池腔体和检测电极，检测池腔体分为进样池腔体和渗透池腔体，进样池腔体和渗透池腔体之间通过打孔石英片连接，所述石英片设有中心通孔，中心通孔处安装有多孔阳极氧化铝圆片，检测电极下端插入到进样池腔体和渗透池腔体中。2.根据权利要求1所述的一种电学监测纳米限域空...
【专利技术属性】
技术研发人员：李延斌，傅迎春，戴煌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33
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