[发明专利]电沉积壳聚糖－离子液体－酶复合膜制备修饰电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及修饰电极制备，尤其涉及一种电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法。

背景技术

生物传感器是近几十年发展起来新型传感器技术，具有分析速度快、使用方便等优点，在生物医学、临床诊断、工业控制、环境监测、食品医药工业等领域具有重要应用价值。酶修饰电极是生物传感器研究的热点，并已发展了多种电极制备方法。酶修饰电极的灵敏度和稳定性是评价酶电极性能的两个重要指标，酶修饰电极制备过程的可控性是决定酶电极实际应用的主要因素。酶固定方法及电子传递促进剂的选择对于制备响应快、灵敏度高、稳定性好、使用寿命长的生物传感器至关重要。

离子液体是一类新型的绿色溶剂。与有机溶剂相比，离子液体具有许多优良的性能，如高的离子导电性；较宽的电化学窗口；蒸汽压低，不易挥发等。随着近年来离子液体应用的不断深入，人们发现许多酶在离子液体中具有良好的性能，有利于进行电化学和电催化反应。同时，离子液体高的离子导电性还可有效促进酶与电极材料间的电子传递。

修饰电极作为生物传感器中的重要部件，其制备方法对生物传感器的性能有很大影响。现有技术中关于修饰电极制备的如：

中国发明专利申请200610017201.8公开了一种离子液体溶胶-凝胶复合膜包埋酶制备生物传感器的方法，其主要步骤为：将1-丁基，3-甲基咪唑四氟化硼，四乙氧基硅，水，0.1mol/L的盐酸按照1-2∶2-4∶1-2∶0.05-0.1的体积比例在室温下混合，磁力搅拌2-5小时，室温下放置1-2小时，得到溶胶A；将酶与0.05mol/L的pH＝6-7的磷酸缓冲溶液按照质量体积比为1-3∶50毫克微升的比例混合均匀得溶液B；将溶胶A和溶液B按照体积比1∶1-2.5混合均匀，取该混合液均匀涂覆到电极表面，厚度为0.5-500微米，于0-4℃下放置24-48小时，得生物传感器。

但现有技术中酶修饰电极制备工艺普遍较复杂，制备周期长。

发明内容

本发明是提供一种条件温和，膜厚度可控的电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，主要是针对生物传感器中修饰电极制备方法的改进。

一种电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，制备修饰电极时将电极作为阴极置入含壳聚糖、离子液体和酶的酸性溶液中，通电进行电沉积，壳聚糖、离子液体和酶附着在阴电极表面，得到修饰电极。

所述的酸性溶液的配制置方法如下：

a)将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.5-5.0％的乙酸或质量百分比浓度为0.5-5.0％的盐酸溶液中，得到溶液A；

溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5-4.0％；

b)向溶液A中加入离子液体，磁力搅拌1-3小时后，超声10-30分钟，得到溶液B；

所述离子液体为1-丁基3-甲基咪唑四氟化硼或1-丁基3-甲基咪唑氯，离子液体质量为溶液A质量的1-3％；

c)向溶液B中加入酶，超声10-30分钟，得到酸性溶液；

所述酶为过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、胆固醇氧化酶、酪胺酸氧化酶、醇氧化酶、醇脱氢酶、漆酶、胆碱脂酶、胆碱氧化酶、胆红素氧化酶、脂肪酶或多酚氧化酶中的一种或多种，酶在酸性溶液中的浓度为0.01-10mg/mL。

所述的电极为金、铂、玻碳、氧化铟锡。

所述的电沉积时间为1-20分钟，阴电极电位为0～-2V。

壳聚糖是天然类多糖甲壳素经部分脱乙酰化后得到的直链大分子生物多糖，化学名为聚(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖。壳聚糖来源丰富，是环境可再生资源，具有良好的生物相容性。壳聚糖分子中大量的活性氨基可在酸性环境下质子化，使壳聚糖溶于酸性溶液。

本发明将壳聚糖与离子液体复合作为一种新型酶固定化载体。在壳聚糖、离子液体和酶的混合溶液中插入电极，接通电源时，溶液中的氢离子在阴极被还原成氢气。与此同时，阴极表面pH值逐渐增加，并在溶液中形成一定的pH梯度。由于壳聚糖的溶解性与溶液酸度有关，当电极附近溶液pH值高于壳聚糖pKa时，壳聚糖变为不溶状态并沉积在阴极表面。将壳聚糖与电子传递促进剂离子液体以及酶相结合，即在壳聚糖溶液中加入离子液体和酶，可在电极表面电沉积得到壳聚糖-离子液体-酶复合膜，制备酶修饰电极。

与常规滴涂法制备修饰电极等方法相比，本发明电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，条件温和，简便快捷，壳聚糖-离子液体-酶复合膜厚度可控，并可根据需要控制酶固定量。