[发明专利]一种用于检测阿特拉津的生物传感电极及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米修饰电极和生物检测技术领域，尤其是涉及一种用于检测阿特拉津的生物传感电极及其制作方法。

背景技术

阿特拉津自1952年由瑞士Ciba-Geigy化学公司开发生产以来，由于其高效等特性，成为了全世界应用最为广泛的除草剂之一。据研究表明，阿特拉津是一种内分泌干扰物，在低浓度下可能存在对机体产生亚急性损伤的潜在危害。近年，在很多地区的地下水和地表水中检都测到了阿特拉津残余。于是，迫切需要建立一种快速、高灵敏的检测低浓度的阿特拉津的方法。

传统的阿特拉津分析方法(如薄层色谱法、气相色谱法、液相色谱法和气质联用等)虽然可以达到痕量检测水平，但是其检测程序复杂、耗时，并且仪器昂贵。由于电化学传感器制作简单，可在浑浊液中检测，容易小型化，灵敏度高，被用来检测低浓度的阿特拉津等污染物。近年来，尤其酶生物传感器发展非常迅速。但是，由于酶的高度不稳定性，并且容易形成中间产物阻碍酶反应及污染电极，进一步提高灵敏度成为大多研究者关注的焦点。因此，我们设想构筑一种高灵敏的、稳定的、制作简单、价格低廉的阿特拉津电化学生物传感器。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超高灵敏的、制备简单、成本低廉、检测速度快的用于检测阿特拉津的生物传感电极及其制作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于检测阿特拉津的生物传感电极，其特征在于，该传感电极以钛板为基体电极，钛板表面生长的直立有序的二氧化钛纳米管及在管内和表面修饰的酪氨酸酶。

一种用于检测阿特拉津的生物传感电极的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)钛板表面二氧化钛纳米管电极的制备：将纯钛板依次用100^#、300^#和500^#砂纸打磨，然后用金相砂纸进一步抛光，使纯钛板表面平滑成镜面，接着在蒸馏水和丙酮中各超声清洗15min，再二次蒸馏水清洗干净后，将钛板浸泡在浓度为10wt％草酸中微沸蚀刻1.5h，然后用二次蒸馏水将钛板清洗干净并吹干，在室温下，将预处理过的钛板作为阳极，铂片电极作为对电极，先用浓度为0.5wt％的氢氟酸做电解液，20V下预处理1h，再以水、氟化铵和乙二醇的混合溶液作为电解液，20V下进行阳极化氧化3h，取出钛板用二次蒸馏水清洗干净后在氮气气氛中干燥，然后置于管式炉中在氧气气氛中进行热处理，得到表面含二氧化钛纳米管的钛板；

(2)钛板表面二氧化钛纳米管电极的预处理：在2mol/L的NH₄Cl溶液中，以表面含二氧化钛纳米管的钛板作为工作电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂丝电极作为对电极，于-1.5V恒电位下还原预处理3s；

(3)酪氨酸酶的固定：配置含10mg/ml的酪氨酸酶的pH为7.0的磷酸缓冲液，采用微量注射器取20μL 50U·μL^-1的酪氨酸酶溶液和5μL 2.5wt％的戊二醛覆盖在工作电极表面，整个工作电极表面都涂好溶液后，将工作电极在氮气气氛下干燥，从而制备得到固定了致密酪氨酸酶的用于检测阿特拉津的生物传感电极，放入4℃冰箱中保存待用。

所述步骤(1)中的混合溶液中水、氟化铵和乙二醇的重量比为1∶0.25∶98.75。

所述步骤(1)中的热处理包括以下步骤：控制升温速率为1℃/min将管式炉的温度由室温升至500℃，然后在500℃恒温5h，最后以1℃/min的速率将管式炉降至室温即可。

与现有技术相比，本发明在钛板上直立有序的TiO₂-NTs上固定了酪氨酸酶制备得到Tyr/TiO₂-NTs，获得了优异的稳定性能和超高的灵敏度，与传统技术和现有生物传感器相比，其具有以下优点：

(1)与传统的分析方法相比，此传感器制备简单，成本低廉，检测速度快；

(2)与现有生物传感器相比，本发明采用了直立于钛板上的直立有序TiO₂-NTs为基体电极材料，首先这种材料生物兼容性和亲水性好，有利于生物分子的固定，再者，这种纳米管阵列高度有序，物理化学性能稳定，能够提供很大的比表面积和自由空间，其多孔管式结构更有利于酪氨酸酶分子的负载，加大了酪氨酸酶分子的负载量，有利于酶催化反应的进行，同时，原位生长的直立TiO₂-NTs制备工艺更加简便、经济。

附图说明