[发明专利]一种水滑石纳米片和双蛋白复合超薄膜修饰电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学生物传感器技术领域，特别是提供了一种无机纳米片和两种蛋白交替层层自组装构筑的超薄膜修饰电极及其制备方法。

背景技术

静电沉积的逐层自组装法(Layer-by-layer assembly，LBL)的基本原理是：以静电作用为驱动力，在基材表面，带相反电荷的聚电解质交替沉积构造具有组分和厚度精确可控的多层膜体系。这种技术具有所需设备简单，操作过程可控性强，操作条件温和，适用范围广等特点。由于蛋白质，酶，DNA等生物分子本身带有电荷或者在一定的条件下可诱导出电荷而成为可被组装的聚电解质，近年来静电沉积逐层自组装方法在生物传感器领域也有广泛的应用。

目前，基于静电层层自组装方法(LBL)制备的生物传感器一般是用链状高分子聚电解质或(和)无机纳米材料与单种生物分子组装，得到复合多层膜修饰电极实现对特定底物的检测性能。然而，随着科技的发展和生活水平的提高，人们在生产生活中如环境检测，医疗卫生，药物制剂等方面对复杂体系和复杂物质检测要求的越来越高，需要开发一种双活性组分或多活性组分存在的电极以达到各活性组分之间功能的协同或促进作用，集成两种组分的功能，实现检测底物的多样化及灵敏度和抗干扰性能的优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水滑石纳米片和双蛋白复合超薄膜修饰电极及其制备方法。结合无机纳米片的刚性结构和静电层层自组装方法，将两种蛋白质与水滑石纳米片交替在空白电极上沉积得到结构稳定组分可控的多层超薄膜。

本发明制备的水滑石纳米片和双蛋白复合超薄膜修饰电极是水滑石纳米片和两种蛋白质分子交替沉积在基础电极氧化铟锡(ITO)电极上，其组成为水滑石纳米片层，蛋白质A层，水滑石纳米片层，蛋白质B层重复逐层组装，标记为(水滑石纳米片/蛋白质A/水滑石纳米片/蛋白质B)_n，n为循环次数，蛋白质A和蛋白质B分别为血红蛋白、肌红蛋白、辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶中的任意一种，并且蛋白质A和蛋白质B为不同蛋白质；该修饰电极的表面均匀连续，超薄膜在垂直于基础电极表面的方向上呈现长程有序的堆叠方式，超薄膜的厚度纳米尺度可控。

a.制备层间阴离子为NO₃^-，层板二价、三价金属阳离子摩尔比M²⁺/M³⁺＝2.0-4.0的水滑石前体；将0.05-2g水滑石前体在氮气保护下于50-200mL甲酰胺中高速搅拌反应24-96小时，然后加入1-3倍体积的pH为7.5-8.5的氨水溶液，得到剥层的水滑石纳米片胶体溶液；

b.将蛋白质A和蛋白质B分别用浓度为O.05-2M，pH值为7-8的磷酸盐缓冲溶液溶解，蛋白质A和蛋白质B的浓度分别为0.5-2g/L；

c.将处理干净的ITO电极在带负电的高分子聚合物溶液中浸泡使电极带上负电，用去离子水冲洗电极表面并用氮气吹干，然后将其交替浸泡在步骤a得到的水滑石纳米片胶体溶液5-30分钟、步骤b配制的蛋白质A溶液5-30分钟、步骤a得到的水滑石纳米片胶体溶液5-30分钟、步骤b配制的蛋白质B溶液5-30分钟，交替过程中浸泡后均用去离子水冲洗电极，并氮气吹干，重复交替浸泡过程直到达到所需的层数，即得到水滑石纳米片和双蛋白复合超薄膜修饰电极。

所述的水滑石层板二价金属阳离子为Mg²⁺、Zn、Co²⁺、Ni²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺或Mn²⁺，三价金属阳离子为Al³⁺、Cr³⁺、Ga³⁺、In³⁺、Co³⁺、Fe³⁺或V³⁺。

所述的水滑石前体采用共沉淀法、成核晶化/隔离法、非平衡晶化法、尿素法、离子交换法或水热合成法制备。

所述的蛋白质A和蛋白质B分别为血红蛋白、肌红蛋白、辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶中的任意一种，并且蛋白质A和蛋白质B为不同蛋白质。

步骤c所述的ITO电极处理方法为：ITO电极分别在去离子水、乙醇、丙酮、甲醇、去离子水中超声5-30分钟，去离子水冲洗后，氮气吹干。