[发明专利]MWCNTs-TiO2/Nafion 复合介质的酶电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种使用电化学方法测定样品中某些物质的酶电极的制备方法。

背景技术

目前，越来越多的学者致力于氧化还原蛋白质的直接电化学研究，因为这些研究工作不仅能帮助我们理解蛋白质的结构、蛋白分子氧化还原转化机理及代谢过程，还能促进安培型生物传感器和生物电催化系统的进一步发展。血红蛋白是血红素蛋白质的一种，在血红细胞中负责运输氧气和二氧化碳分子。血红蛋白是由两条α-和两条β-多肽链组成的四聚体寡聚蛋白，每条链上各结合一个亚铁血红素集团，每条多肽链的螺旋结构形成一个疏水性的空间，可保护血红素分子不与水接触，Fe₂⁺不被氧化。因为血红蛋白容易购买和结构明了，是研究血红素蛋白质直接电子转移的理想模型分子。但是，血红蛋白具有扩展的三维结构，由此产生其电活性中心的难以接近，另外它很容易吸附到电极表面而使其钝化，所以血红蛋白很难在裸电极表面发生直接电子转移。研究者们做出了极大的努力去加强血红蛋白的电子转移。

纳米材料具有量子尺寸效应和表面效应，为促进生物活性物质与电极之间的直接电子转移提供了一个重要平台。纳米TiO₂具有比表面积大、表面活性基团多、优秀的生物兼容性和化学稳定性等特点，此外，Ti原子与蛋白质分子之间具有特殊的螯合作用，已成功用于生物分子的固定。最近人们发现蛋白质分子与TiO₂之间存在强烈的静电吸附作用，通过这种静电作用可以实现蛋白质在TiO₂表面的固定，但TiO₂本身导电性不是很好，需要对TiO₂进行修饰或改性。碳纳米管是一种具有优良导电性能的新型一维纳米新材料，因为其优良的电子导电性和特殊的孔腔立体选择性等被认为是一种优良的催化剂载体。我们合成了多壁碳纳米管(MWCNTs)和TiO₂的核-壳型纳米复合材料，希望综合两者的优点，制备出具有高选择性和催化性能的第三代生物传感器。

无机-有机杂化复合功能材料是当今材料科学研究和应用的热点之一，这种材料综合了各成分之间的物理化学性能并改善了它们的特征，其主要优点是兼具有无机物的刚性及稳定性和有机物的柔性及易修饰性。一些具有良好生物兼容性的无机-有机纳米复合材料已用于构制生物传感器。

Nafion(全氟化磺酸酯)是一种优良的阳离子交换剂，它是由碳氢聚合物主链微晶、含侧链、水和磺酸基的界面间区域以及离子簇区三相所组成，其磺酸基基伸于骨架外内部分为憎水基(类似于聚四氟乙烯的氟碳骨架部分)及亲水基(离子化磺酸基SO₃^-)，在后者上聚集着极化了的溶剂分子，它就是Nafion中起阳离子交换作用的基团。Nafion具有好的电子传导性、好的生物兼容性、优秀的成膜性和吸附能力、高化学稳定性和具有抗阴离子和生物大分子的能力，是固定生物分子的良好介质。

发明内容

本发明的目的是提供一种MWCNTs-TiO₂/Nafion复合介质的酶电极的制备方法，本发明以血红蛋白为模型，通过研究血红蛋白在电极上的电化学行为，预测其他氧化还原蛋白的在类似电极上的应用，探测如何使生物大分子在电极上既保持天然结构又保持生物活性。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种MWCNTs-TiO₂/Nafion复合介质的酶电极的制备方法，包括如下步骤：

A、MWCNTs-TiO₂核-壳型纳米复合材料的制备

将酸处理过的MWCNTs多壁碳纳米管，分散于十二烷基硫酸钠溶液中，进行超声吸附处理，再将吸附十二烷基硫酸钠的MWCNTs置于乙醇水溶液中，加入钛酸正丁酯，进行超声处理制得悬浮液，将悬浮液水浴加热进行反应，反应后清洗、干燥，制得MWCNTs-TiO₂核-壳型纳米复合材料；

B、修饰电极的制备

将电极进行抛光和清洗处理；将血红蛋白溶解于磷酸盐缓冲溶液中制得血红蛋白溶液；将MWCNTs-TiO₂核-壳型纳米复合材料分散于二次蒸馏水中制得MWCNTs-TiO₂悬浮液；

先将MWCNTs-TiO₂悬浮液与Nafion溶液混合后，再加入血红蛋白溶液，混合均匀，然后滴在抛光清洗好的电极表面，在密封条件下晾干。