[发明专利]基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以硒杂二茂铁衍生物和葡萄糖氧化酶为关键修饰物的葡萄糖电极及其制备方法和应用，属于电分析化学检测技术领域。

背景技术

生物传感器是由生物识别原件和换能器两个部分组成的分析工具或系统，其中生物识别元件包括酶、抗体、微生物等生物活性物质。这些活性物质被固定在一定基质里，并且与适当的转换器密切接触。当被测物通过扩散进入到生物敏感膜层中，经分子识别、发生生化反应以后，所产生的信息被相应的换能器转化为定量的物理信号如光、电等，从而实现对特定底物的快速检测。电化学生物传感器是以电化学传感器作为基础电极与生物活性材料组成的生物传感器，简称生物电极。电化学生物传感器主要包括酶电极、微生物电极、免疫电极、组织电极、细胞器电极和DNA电极等，其中酶电极的发展在生物传感器领域最具有代表性。生物传感器的研究经历了三个发展阶段即第一代生物传感器以氧为中继体的电催化，第二代生物传感器基于人造媒介体的电催化，第三代生物传感器的直接电催化。利用人为加入具有电催化作用的电子媒介体，在酶与电极之间传递电子是第二代生物传感器的一大特点，其中电子媒介体的性质是传感器性能的决定性因素之一。但是，现有葡萄糖电极稳定性差，灵敏度不高，亟需一种催化性能好，稳定性高，对葡萄糖的检测灵敏度显著提高的葡萄糖电极。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，具体利用硒杂二茂铁、葡萄糖氧化酶共同修饰的玻碳电极作为葡萄糖传感器。本发明通过硒杂二茂铁良好的氧化还原作用降低传感器的工作电压，显著提高传感器对葡萄糖的响应灵敏度。

本发明的另一个目的是提供该葡萄糖电极的制备方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，该葡萄糖电极包括媒介体层和酶反应层，所述的媒介体层为硒杂二茂铁媒介体层，其中，媒介体硒杂二茂铁选用FcSeSeFc、FcSeCH₂SeFc和FcSe₃中的一种，硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的8％～9.6％。

媒介体复合修饰剂是用硒杂二茂铁乙腈溶液、表面活性剂水溶液和Nafion水溶液混合制备得到。所述的表面活性剂优选为聚乙烯基吡咯烷酮、司班60、吐温20或OP中的一种，质量百分含量为媒介体复合修饰剂的2.7％～12.5％。所述的Nafion水溶液中Nafion质量百分含量为媒介体复合修饰剂的1.35％～8.33％。

本发明所述的酶反应层由葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、牛血清白蛋白与戊二醛交联制备得到。酶反应层优选由体积比为1～3∶2～3∶1～2的葡萄糖氧化酶溶液、质量百分浓度为1％的牛血清白蛋白溶液和质量百分浓度为1％的戊二醛溶液混合制成。葡萄糖氧化酶溶液是用pH 6.0～7.0的磷酸盐缓冲溶液制成2000～2500活力单位/mL的葡萄糖氧化酶溶液；质量百分比浓度为1％的牛血清白蛋白溶液和质量百分比浓度为1％的戊二醛溶液分别用pH 6.0～7.0的磷酸盐缓冲溶液配制。

一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极的制备方法，包括电极的预处理，该方法包括以下步骤：

a.在预处理后的玻碳电极表面滴加硒杂二茂铁电子媒介体复合修饰剂，使其完全覆盖玻碳电极，晾干，得到表面覆盖电子媒介体硒杂二茂铁层的玻碳电极；硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的8％～9.6％。

b.将葡萄糖氧化酶和牛血清白蛋白与戊二醛交联后修饰在硒杂二茂铁层上，在0～4℃下干燥18～24h，在电极表面形成一层均匀的复合膜，即制得修饰玻碳电极。

上述基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极的制备方法具体包括以下步骤：

a.在预处理后的玻碳电极上滴加硒杂二茂铁电子媒介体复合修饰剂，使其完全覆盖玻碳电极，晾干，得到表面覆盖电子媒介体层的玻碳电极；

该硒杂二茂铁电子媒介体复合修饰剂是通过以下方法制备得到的：选用FcSeSeFc、FcSeCH₂SeFc、FcSe₃中的一种用乙腈配成硒杂二茂铁乙腈溶液；将硒杂二茂铁乙腈溶液、表面活性剂水溶液和Nafion水溶液混合；其中，硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的8％～9.6％；

b.将葡萄糖氧化酶溶于pH 6.0～7.0的磷酸盐缓冲液中配成2000～2500活力单位/mL的葡萄糖氧化酶溶液；用pH 6.0～7.0的磷酸盐缓冲溶液分别配制成质量百分比浓度为1％的牛血清白蛋白溶液和质量百分比浓度为1％的戊二醛溶液；