研究蛋白质纳米的论文文献

1 引 言 磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料，因其具有独特的磁学特性，如超顺磁性和高矫顽力，在生物分离和检测领域展现了广阔的应用前景[1]。同时，因磁性氧化铁纳米粒子具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点[2～4]， 在核磁共振成像、靶向药物、酶的固定、免疫测定等生物医学领域表现出潜在的应用前景[5～7]。但由于其较高的比表面积，强烈的聚集倾向，所以通常对其表面进行修饰，降低粒子的表面，能得到分散性好、多功能的磁性纳米粒子。对磁性纳米粒子的表面进行特定修饰，如果在修饰后的粒子上引入靶向剂、药物分子、抗体、荧光素等多种生物分子，可以改善其分散稳定性和生物相容性， 以实现特定的生物医学应用。此外，适当的表面修饰或表面功能化还可以调节磁性纳米粒子表面的反应活性[8]，从而使其应用在细胞分离、蛋白质纯化、核酸分离和生物检测等领域。本文介绍了磁性氧化铁纳米粒子的制备方法， 比较了各种制备方法的优缺点，并对其在生物分离及检测中应用的最新进展进行了评述。2 磁性氧化铁纳米粒子的合成方法 磁性纳米粒子的制备是其应用的基础。目前已发展了多种合成和制备方法，如共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法和微乳液法等，上述方法均可制备高分散、粒度分布均匀的纳米粒子，并能方便地对其表面进行化学修饰，这些方法的优点和缺点见表1。 在这些合成方法当中，共沉淀法是水相合成氧化铁纳米粒子最常用的方法。该方法制备的磁性纳米颗粒具有粒径小，分散均匀，高度生物相容性等优点，但制得的颗粒存在形状不规则，结晶差等缺点。通过在反应体系中加入柠檬酸，可得到形状规则、分散性好的纳米粒子。利用这种方法合成的磁性纳米材料被广泛应用在生物化学及生物医学等领域[9]。微乳液法制备纳米粒子，产物均匀、单分散，可长期保持稳定，通过控制胶束、结构、极性等，可望从分子规模来控制粒子的大小、结构、特异性等。微乳液合成的磁性纳米粒子仅溶于有机溶剂，其应用受到限制。通常需要在磁性纳米粒子的表面修饰上亲水分子，使其溶于水，从而能应用于生物、医学等领域。 热分解法是有机相合成氧化铁纳米粒子最多也是最稳定的方法。利用热分解法制备的纳米Fe3O4颗粒产物具有好的单分散性，且呈疏水性，可以长期稳定地分散于非极性有机溶剂中。该方法合成的氧化铁纳米粒子虽然具有粒径均一的特点，但必须在其表面偶联亲水性及生物相容性好的生物分子或制备成核壳结构，才可用于生物医学领域。表1 磁性氧化铁纳米粒子的制备方法（略）此外，绿色化学和生物方法合成氧化铁纳米粒子也备受关注[28,29]。磁性氧化铁纳米粒子除具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应等纳米粒子基本特性外，它同时还具有超顺磁特性、类酶催化特性和生物相容性等特殊性质，因此在医学和生物技术领域中的应用引起了人们的广泛兴趣。 3 磁性氧化铁纳米材料在生物分离与生物检测的应用 磁性氧化铁纳米材料在生物分离的应用 磁性氧化铁纳米粒子可以通过外界磁场来控制纳米粒子的磁性能，从而达到分离的目的，如细胞分离[30，31]、蛋白分离[32] 和核酸分离[33]等。此外磁性氧化铁纳米粒子由于兼有纳米、磁学和类酶催化活性等性能，不仅能够实现被检测物的分离和富集，而且能够使检测信号放大，在生物分析领域也都具有很好的应用前景[34，35]。磁性纳米粒子（MNP）能够应用于这些领域主要基于它的表面化学修饰，包括非聚合物有机固定、聚合物有机固定、无机分子固定及靶向配体修饰等[36]（图1）。纳米粒子表面功能化修饰是目前研究的热点。 磁性氧化铁纳米材料在细胞分离方面的应用 细胞分离技术的目的是快速获得所需目标细胞。传统细胞分离技术主要根据细胞的大小、形态以及密度的差异进行分离，如采用微滤、超滤以及超离心等方法。这些方法操作简单，但是特异性差，而且存在纯度不高、制备量偏小、影响细胞活性等缺点，因此未能被广泛地用于细胞的纯化研究[37]。近年来，随着对磁性纳米粒子研究的深入，人们开始利用磁性纳米粒子来分离细胞[38,39]。如磁性氧化铁纳米粒子在其表面接上具有生物活性的吸附剂或配体（如抗体、荧光物质、外源凝结素等），利用它们与目标细胞的特异性结合，在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对其种类、数量分布进行研究。张春明等[40]运用化学连接方法将单克隆抗体CD133连接到SiO2/Fe3O4复合粒子的表面得到免疫磁性Fe3O4纳米粒子，利用它分离出单核细胞和CD133细胞。经培养后可以看出，分离出来的CD133细胞与单核细胞一样，具有很好的活性，能够正常增殖形成集落，并且在整个分离过程中对细胞的形态以及活性没有明显的毒副作用，这与Kuhara等[30]]报道的采用磁分离技术分离CD19+和CD20+细胞的结果一致。Chatterjee等[39]采用外源凝结素分别修饰聚苯乙烯包被的磁性Fe3O4微球和白蛋白磁性微球，利用凝结素与红细胞良好的结合能力，快速、高效的分离了红细胞。此外，磁性粒子在分离癌细胞和正常细胞方面的动物实验也已获得成功。 磁性氧化铁纳米材料在蛋白质和核酸分离中的应用 利用传统的生物学技术（如溶剂萃取技术等）来分离蛋白质和核酸程序非常繁杂，而磁分离技术是分离蛋白、核酸及其他生物分子便捷而有效的方法。目前在外磁场作用下，超顺磁性氧化铁纳米粒子已广泛应用于蛋白质和核酸的分离。 Liu等[41]利用聚乙烯醇等表面活性剂存在下制备出共聚磁性高分子微球，表面用乙二胺修饰后用于分离鼠腹水抗体，得到很好的分离效果。Xu等[42]在磁性氧化铁纳米粒子表面偶联多巴胺分子，用于多种蛋白质的分离纯化。多巴胺分子具有二齿烯二醇配体，它可以与氧化铁纳米粒子表面配位不饱和的Fe原子配位，形成纳米颗粒多巴胺复合物，此复合物可以进一步偶联次氨基三乙酸分子（NTA），NTA分子可特异螯合Ni＋，对于具有6×His标签的蛋白质的分离纯化方面表现出很高的专一性。Liu等[43]用硅烷偶联剂（AEAPS）对核壳结构的SiO2/Fe2O3复合粒子的表面进行处理，研究复合磁性粒子对牛血清白蛋白（BSA）的吸附情况，结果表明BSA与磁性复合粒子之间是通过化学键作用被吸附的，复合粒子对BSA的最大吸附量达86 mg/g，显示出在白蛋白的分离和固定上有很大的应用潜力。Herdt等[44]利用羧基修饰的吸附/解离速度快的核壳型（Fe3O4/PAA）磁性纳米颗粒与Cu2+亚氨基二乙酸（IDA）共价交联，通过Cu2+与组氨酸较强的亲和能力实现了组氨酸标记蛋白的选择性分离，分离过程如图2所示。 磁性纳米粒子也是核酸分子分离的理想载体[45]。DNA/mRNA含有单一碱基错位，它们的富集和分离在人类疾病诊断学、基因表达研究方面有着至关重要的作用。Zhao等[46]合成了一种磁性纳米基因捕获器，用于富集、分离、检测痕量的DNA/mRNA分子。这种材料以磁性纳米粒子为核，包覆一层具有生物相容性的SiO2保护层，表面再偶联抗生素蛋白维生素H分子作为DNA分子的探针，可以将10－15 mol/L DNA/mRNA有效地富集，并能实时监控产物。Tayor等[47]用硅酸钠水解法、正硅酸乙酯水解法制备SiO2/Fe2O3磁性纳米粒子并对DNA进行了分离。结果表明，SiO2功能化的Fe2O3磁性纳米粒子对DNA的吸附分离效果明显好于单独Fe2O3磁性纳米粒子的分离效果，但是其吸附机理有待进一步研究。 磁性氧化铁纳米材料在生物检测中的应用 基于磁学性能的生物检测磁性氧化铁纳米粒子因其特有的磁导向性、小尺寸效应及其偶联基团的活性，兼有分离和富集地作用，使其在生物检测领域有广泛的应用。当检测目标为低含量的蛋白分子时，不能通过聚合酶链反应（PCR）对其信号进行放大，而磁微球与有机染料或量子点荧光微球结合可以对某些特异性蛋白、细胞因子、抗原和核酸等进行多元化检测，实现信号放大的作用。Yang等[48]采用一对分子探针分别连接荧光光学条码（彩色）和磁珠（棕色），对DNA（顶端镶板）和蛋白质（底截镶板）生物分子进行目标分析（图3）。如果目标DNA序列或蛋白存在，它将与两个磁珠结合一起，形成了一个三明治结构，经过磁选，光学条码可以在单磁珠识别目标水平下，通过分光光度计或是在流式细胞仪读出。通过此方法检测目标分子是基于数百万个荧光基团组成的微米尺寸光学条码信号的扩增而检测出来，其基因和蛋白的检出限可达到amol/L量级，甚至更低。 Nam等［49］利用多孔微粒法（每个微粒可填充大量条形码DNA）和金纳米微粒为基础的比色法生物条形码检测技术检测了人白细胞介素2（IL2），检出限可达到30 amol/L，比普通的酶联免疫分析技术的灵敏度高3个数量级。Oh等 [50]利用荧光为基础的生物条形码放大方法检测了前列腺特异性抗原（PSA）的水平，其检出限也低于300 amol/L，而且实现了快速检测。 在免疫检测中，磁性纳米粒子作为抗体的固相载体，粒子上的抗体与特性抗原结合，形成抗原抗体复合物，在磁力作用下，使特异性抗原与其它物质分离，克服了放免和酶联免疫测定方法的缺点。这种分离具有灵敏度高、检测速度快、特异性高、重复性好等优点。Yang等[51]通过反相微乳液法制备了粒径很小的SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米粒子，生物分子通过诱导这些高单分散的磁性纳米粒子可用于酶的固定和免疫检测。Lange等[52]采用直接或三明治固相免疫法（生物素基化抗IgG抗体和共轭连接链霉素的磁性纳米粒子组成三明治结构）和超导量子干涉法（SQUID），研究它们在确定抗原、抗体相互作用免疫检测中的应用，结果表明特异性键合的磁性纳米颗粒的驰豫信号大小依赖于抗原（人免疫球蛋白G，IgG）的用量，这种磁弛豫(Magnetic relaxation)免疫检测方法得到的结果与广泛使用的ELISA方法的结果相当。 因磁性纳米粒子独特的性能，在生物传感器上也有潜在的应用前景。Fan等［53］在磁珠上偶联被检测物的一级抗体，在金纳米颗粒上连接二级抗体，两者反应后，利用HClNaClBr2将Au氧化为Au3+，催化发光胺（Luminol）化学发光，人免疫球蛋白G（IgG）的检出限可达2 × 10－10 mol/L ，实现了磁性纳米颗粒化学发光免疫结合的方法对IgG进行生物传感分析（图4）。 类酶催化特性在生物检测中的应用 Cao等[54]发现Fe3O4磁性纳米粒子能够催化H2O2氧化3,3',5,5'四甲基联苯胺（TMB）、3,3'二氨基联苯胺四盐酸盐（DAB）和邻苯二胺（OPD），使其发生显色反应，具有类辣根过氧化物酶（HRP）活性（图5），而且其催化活性比相同浓度的辣根过氧化物酶高40倍。并且Fe3O4磁性纳米粒子可以运用磁分离手段进行重复性利用，显著降低了生物检测的实验成本，利用此特性可进行多种生物分子的检测。 利用葡萄糖氧化酶（GOx）与Fe3O4磁性纳米粒子催化葡萄糖的反应(见式（1）和(2))，通过比色法检测葡萄糖，其检测的灵敏度达到5×10－5 ～ 1×10－3 mol/L 。由于Fe3O4磁性纳米粒子制备简单、稳定性好、活性高，成本低，因而比普通酶更有竞争优势，这也为葡萄糖的检测提供了高灵敏度和选择性的分析方法，在生物传感领域的应用上展现了巨大的潜能，为糖尿病人疾病的诊断提供了快速、灵敏的检测方法。然而要提高检测灵敏度，合成催化效率高的Fe3O4磁性纳米粒子及多功能磁性纳米粒子是关键。Peng等[56]用电化学方法比较了不同尺寸Fe3O4纳米粒子的催化活性发现，随着尺寸的变小，磁性纳米粒子的催化活性变高。Wang等[57]制备的单分散哑铃型PtFe3O4纳米粒子，由于本身尺寸和结构特点，可更大限度地提高催化活性。本研究组已经合成了分散性好和磁性高的氧化铁纳米粒子并对其进行了表征，利用其磁学和催化特性，已开展了葡萄糖等生物分子的检测，该方法的检出限达到1 μmol/L，具有灵敏度高、操作简便和成本低等优点[58]。总之，Fe3O4磁性氧化铁纳米粒子不但具有显著的超顺磁性，而且具有类辣根过氧化物酶催化特性，可通过使用过氧化物敏感染料，设计了一系列（如乙肝病毒表面抗原等）的免疫检测模型[59]，因此超顺磁性纳米粒子在生物分离和免疫检测领域具有广阔的应用前景。4 结 语 随着纳米技术的迅速发展，磁性氧化铁纳米粒子的开发及其在生物医学、生物分析、生物检测等领域的潜在应用已经越来越受到重视，但同时也面临很多挑战和问题。（1）构建并制备尺寸小、粒径均一、分散性和生物相容性好及催化性能高的多功能磁性纳米粒子；（2）根据被检测生物分子的特点设计多功能磁性氧化铁纳米粒子，实现高灵敏度、特异性检测；（3）利用纳米氧化铁颗粒作为分子探针进行实时、在线、原位、活体和细胞内生物分子的检测。这些问题不仅是纳米材料在生物分子检测领域应用需要解决的难点，也是目前其进行生物分子检测研究的热点和重点。【参考文献】 1 Perez J M, Simeone F J, Saeki, Y, Josephson L, Weissleder R. 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是要毕业还是要咋地？两页A4这个量太少了符合的不多Amperometric phenol biosensor based onsol–gel silicate/Nafion composite filmMin Ah Kim, Won-Yong Lee∗自己搜下这篇文献。这里附上一部分翻译，两页足够了。基于溶胶-凝胶硅酸盐/全氟磺酸复合膜的安培型苯酚 生物传感器 Min Ah Kim, Won-Yong Lee 韩国首尔120-749延世大学化学系 收稿日期：；修回日期：；发表日期：摘要 基于由硅酸盐/全氟磺酸复合膜固定的酪氨酸酶安培型生物传感器已经被用来测定各种酚类化合物。复合膜中的全氟磺酸聚合物，不仅可以克服纯溶胶-凝胶源性硅酸盐膜的脆性，而且还增强了生物传感器的长期稳定性。酪氨酸酶是通过硅酸盐/全氟磺酸复合薄膜固定在玻碳电极上的。酚类化合物的含量随着游离的具有生物催化活性的醌类物质含量的减少而定，该实验在 200mV的电位下进行，以Ag/AgCl（3MNaCl）作为参比电极。由此法制备的酶电极的工艺参数和各种实验变量，如pH值和工作电位，已经被选定为适合该酶电极操作的最佳优化值。在15s之内，该生物传感器的电流值可以达到稳态电流值的95%。该生物传感器对邻苯二酚和苯酚的灵敏度分别是200 mA∕M和46mA∕M。在信噪比为3的情况下，邻苯二酚的检出限为。在pH值为7，浓度为50mM的磷酸盐缓冲溶液储存下，两周之后，酶电极仍保留74 ％的初始活性。 © 2002 Elsevier Science科技有限公司保留所有权。 关键词：溶胶-凝胶技术；硅酸盐/全氟磺酸复合膜；酪氨酸酶；酚类化合物；安培型生物传感器1引言因其在环境中的毒性和持久性，我们对于酚类化合物的含量测定是十分必要的。由于酚类化合物会对人类健康产生不利影响，我们需要对这类化合物进行一个严格的定性和定量分析。天然水中或土壤中的酚类化合物的浓度在一定程度上可能会有所不同，但总的来说，它们目前都是在ppb级。许多方法都可用于测定酚类化合物，包括气相色谱和分光光度分析法。然而，这些方法都需要进行复杂的样品预处理，并且具有不易控制的实验条件。为了解决这个问题，我们做了大量的努力来寻求一种简单有效的测定酚类化合物的方法。基于酪氨酸酶的安培型苯酚传感器已被证实有望达到这一目标，而各种模型如碳糊，环氧石墨等复合材料也被用来掺入到酪氨酸酶电极表面。 近来，溶胶-凝胶化学为化学传感器和生物传感器的领域提供了一个新的电化学平台。由于其固有的低温进程，溶胶-凝胶技术为那些热敏感生物体（酶，蛋白质和抗体）的固定提供了一种切实可行的方法。这一类的溶胶-凝胶硅酸盐模型具有化学稳定性，物理刚性，生物相容性，孔隙度可调性，高度的对光和对热稳定性和光透性等特点。正是由于这些显著的特点，人们在光学和电化学生物传感器方向上展开了更加深入的研究。如苯酚传感器，Tan和同事们发布了关于由硅溶胶-凝胶固定的安培型苯酚生物传感器的报道。此外，Al2O3溶胶-凝胶也被认为是一个能改进酪氨酸酶固定稳定性的合适的模型。然而，尽管溶胶-凝胶模型有众多优势，但随着时间的流逝，溶胶-凝胶模型的开裂现象仍然是个潜在的问题。为了防止裂缝，将一些聚合物，如聚（环氧乙烷），聚（乙二醇），聚羟基，天然高分子壳聚糖，以及聚（乙烯基吡啶）和聚（乙烯醇）的接枝共聚物等，与溶胶-凝胶源性硅酸盐模型混合，从而形成有机-无机杂化材料，而每种有机-无机杂化材料都有其自身独特的特点。例如，基于壳聚糖的有机-无机杂化材料，具有生物降解性和无毒性，这是因为壳聚糖是一种天然高分子产品。此外，壳聚糖含有氨基，因而提供了一种能与生物大分子相容的亲水环境。基于聚（乙烯基吡啶）和聚（乙烯醇）的接枝共聚物的有机-无机杂化材料，能够防止石英玻璃在溶胶-凝胶过程中的开裂现象，同时也能消除共聚物水凝胶的膨胀性。 在本文中，我们首次对由溶胶-凝胶源性硅酸盐/全氟磺酸（磺酸盐离子交联聚合物）复合膜固定的酪氨酸酶安培型生物传感器进行报道。这种类型的复合膜材料可以克服纯溶胶-凝胶源性硅酸盐模型的脆性，还可以延缓硅酸盐的缩水性。该复合膜的另一个优点是全氟磺酸与酪氨酸酶具有生物相容性，从而为苯酚传感器的长期稳定性能提供了很大的改进。另外，生物传感器的选择性，可通过在制备复合膜过程中，恰当选择硅酸盐与全氟磺酸的比率来确定。这是因为全氟磺酸薄膜中含有带负电荷的磺酸基团，从而能够阻止带负电荷的待测物质迁移而沉积到电极表面。下面，我们将进一步讨论溶胶-凝胶源性硅酸盐/全氟磺酸复合膜的优化条件和影响该生物传感器电化学响应的实验参数，比如工作电位和pH值。此外，对于传感器性能，我们将在响应时间，灵敏度，检出限和长期稳定性方面进行探讨研究。 2实验试剂四甲氧基硅酸盐(TMOS, 99%)是从AcrosChemical公司 （比利时）购买的。酪氨酸酶（从蘑菇中提取，， 4400单位/毫克）是从Sigma（圣路易斯，密苏里州，美国）购买 。邻苯二酚，苯酚，甲酚， 4-氯苯酚， 4-乙酸氨基酚 ，从Aldrich（密尔沃基，威斯康星，美国）购买 。工作溶液每次均用pH值为，浓度为磷酸盐缓冲溶液稀释至所需浓度。全氟磺酸（磺酸盐离子交换树脂，由其5％（W/ V ）溶解于配比为90 ％脂肪醇/10 ％水（体积比）的混合溶液而成）是从Aldrich购买。本实验中所有稀释用的水均用Milli- Q水净化系统(Millipore, Bedford, MA, USA)来净化。本实验所有化学试剂均达到试剂要求，若没有特别说明，使用时无需再进一步纯化。 仪器本文所有安培和循环伏安实验均在EG&G 273A电化学工作站上进行（橡树岭，田纳西州，美国）。所有实验都是用的传统的三电极系统。其中玻碳电极作为工作电极（ ，表面被酶层覆盖），铂丝作为对电极，Ag/AgCl（ 3MNaCl ）作为参比电极（本文提到的所有电位值都是相对此而言的）。一个10mL的小烧杯和磁力搅拌器。 苯酚生物传感器的制备将的TMOS，200μl的去离子水和10μl的浓度为的 HCl混合于一个小烧杯中，此溶液在室温下强力分散10分钟，至分散均匀，然后将该溶液在室温下静置12个小时，即可得到溶胶-凝胶储备液。将该储备液与全氟磺酸溶液混合（溶胶-凝胶悬浮液/全氟磺酸= 1/2（体积比）），从而形成溶胶-凝胶硅酸盐/全氟磺酸复合液。同时，用pH为 ，浓度为的磷酸盐缓冲溶液将酪氨酸酶稀释至浓度为15mg/ml。然后，取上述30μl的硅酸盐/全氟磺酸复合液与30μl的络氨酸酶溶液混合，即可得到悬浮液。取此溶液μl，覆盖在玻碳电极的表面。其中玻碳电极在每次实验前，都需要用μm的α-氧化铝进行抛光，然后用蒸馏水彻底清洗干净。悬浮溶液需要在室温下干燥2分钟成膜。最后，酶电极在首次使用之前，需要用pH为，浓度为的磷酸盐缓冲溶液于4℃下浸泡一夜，这是为了洗掉电极表面上游离的酪氨酸酶，并同时完善溶胶-凝胶的聚合。该电极在不使用时，需储存在pH为 ，浓度为的磷酸盐缓冲溶液中，放置于冰箱，温度为4℃。 实验条件在对待测液进行安培检测时，此待测液以10ml的pH值为，浓度为的磷酸盐缓冲溶液为介质，并处于不断搅拌的环境中。磁力搅拌器及搅拌子为安培检测提供了电子迁移动力。相对于Ag/AgCl（ 3M NaCl）的参比电极来说，工作电极保持的恒电位，在酚类化合物标准溶液的等分试样添加到电化学测试液之前，使背景电流衰减到一个稳定值。 3结果和讨论溶胶-凝胶硅酸盐/全氟磺酸的影响 组成的影响众所周知，溶胶-凝胶的制备条件，对溶胶-凝胶源性生物传感器的电化学响应有着重大的影响。特别是，由于酸催化水解效应，在溶胶-凝胶储备液中，醇与水的比率强烈地影响溶胶-凝胶源性生物传感器的穿透性。例如，由葡萄糖氧化酶固定的碳复合电极，由辣根过氧化物酶和尿酸固定的碳糊电极。基于先前的结果，我们用相对较高的TMOS与水的比率为5的溶液来配制硅酸盐凝胶，以形成尺寸较小的相对密集的溶胶-凝胶模型，从而导致更多的酶载入和较大规模的生物反应。据报道，适度的疏水性对保持最佳的酪氨酸酶活性是十分必要的。全氟磺酸具有疏水性的氟碳骨架和亲水性的阳离子交换场所，从而具有适度的疏水性。因此，全氟磺酸与溶胶-凝胶硅酸盐混合，形成有机-无机杂化材料。通过测定不同比例的全氟磺酸/溶胶-凝胶硅酸盐溶液（体积比）或纯的溶胶-凝胶硅酸盐膜时的电流响应数据，然后进行校准拟合，即可得到标准曲线，图1表明了典型的邻苯二酚校准曲线，同时将其实验特征总结在表1中。据此观察到，当上述两者之比为2时，该生物传感器的电流响应最大。这一结果表明，当全氟磺酸与溶胶-凝胶硅酸盐复合液的比率小于2时，随着全氟磺酸含量的增加，酪氨酸酶的稳定性增强，同时灵敏度也增加。然而，进一步提高全氟磺酸在复合膜中的比率，将会增加复合膜的疏水性，从而会导致酪氨酸酶变性，继而降低其灵敏度。此外，由于全氟磺酸的稳定性是由乙醇作为介质的，提高全氟磺酸在复合膜中的比率，可能会导致由乙醇引起的更多的酪氨酸酶的失活。基于纯溶胶-凝胶硅酸盐膜的生物传感器非常不稳定，很容易破碎，显示出短期的动态范围和低灵敏度。 当邻苯二酚的浓度达到μM时，开始有响应（响应时间少于22s），且在全氟磺酸与溶胶-凝胶硅酸盐溶胶以任何比率混合下，电流响应都随着邻苯二酚浓度的增加而增强。然而，响应时间与全氟磺酸/溶胶-凝胶硅酸盐复合膜的比率有关，但其响应时间比基于纯溶胶-凝胶硅酸盐膜的酪氨酸酶电极（50s）要短得多。由于纯溶胶-凝胶硅酸盐膜和硅酸盐/全氟磺酸复合膜的厚度差不多（小于10μm ） ，相应的，快速响应时间主要取决于溶胶-凝胶硅酸盐复合膜增加的孔径，这同时也导致了底物和产物进出此膜过程中的快速扩散。这种行为同样也发生在由溶胶-凝胶硅酸盐/聚乙烯聚合膜固定的酪氨酸酶电极上。在 Ru(bpy)32+电发光实验中，与纯硅酸盐膜相比，溶胶-凝胶硅酸盐/全氟磺酸复合膜会产生更加开阔的结构，从而使其发光信号增强。故在后续实验中，全氟磺酸与溶胶-凝胶硅酸盐溶胶的最优比率选定为2。另外，关于酶掺杂硅酸盐/全氟磺酸复合膜的微观结构和生物传感特征之间的关系也在进一步的研究当中。

我觉得~~你还是自己去看下（纳米技术）吧~自己找下这样的论文多参考参考