[发明专利]适用于高温和强酸环境的生物敏感多层膜及其制备方法

权利要求书

1.一种适用于高温和强酸环境的生物敏感多层膜，其特征在于：该生物敏感多层膜由磷酸锆纳米片层与复合生物活性物质层重复叠加构成，其组成为(磷酸锆纳米片/复合生物活性物质)_n，其中磷酸锆纳米片带负电，复合生物活性物质带正电，n为组装的(磷酸锆纳米片/复合生物活性物质)膜的层数，取值范围为1～6。

2.如权利要求1所述的生物敏感多层膜，其特征在于，所述磷酸锆纳米片厚度为1～20nm，径向尺寸为300～1500nm。

3.如权利要求1所述的生物敏感多层膜，其特征在于，所述的复合生物活性物质由氧化还原蛋白或氧化还原酶与脱氧核糖核酸复合而成；氧化还原蛋白或氧化还原酶为肌红蛋白、血红蛋白、细胞色素C、辣根过氧化物酶中的一种；脱氧核糖核酸为鲱鱼精脱氧核糖核酸；氧化还原蛋白或氧化还原酶与脱氧核糖核酸的质量比为4∶1～2∶1。

4.一种制备如权利要求1～3所述的生物敏感多层膜的方法，利用带相反电荷的磷酸锆纳米片和复合生物活性物质间的静电作用，依次层层组装到玻碳电极表面，其特征在于：工艺步骤为：

将玻碳电极清洗干净，然后用N₂吹干；将该电极浸入到浓度为20～30g/L的聚苯乙烯硫酸钠水溶液或聚苯乙烯基磺酸钠水溶液中，15～30分钟后取出，用N₂吹干；将该电极浸入浓度为0.5～2.0g/L的磷酸锆纳米片溶胶中，15～30分钟后取出，用蒸馏水冲洗干净，用N₂吹干；再将该电极浸入浓度为2.5～6.0g/L的复合生物活性物质水溶液中，10～30分钟后取出，用蒸馏水冲洗干净，用N₂吹干，完成一层(磷酸锆纳米片/复合生物活性物质)膜的制备；重复以上步骤，制备出(磷酸锆纳米片/复合生物活性物质)_n多层膜修饰电极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述浓度为0.5～2.0g/L的磷酸锆纳米片溶胶的制备方法为：将ZrOCl₂·8H₂O、质量分数为36～38％的浓盐酸加入到去离子水中配成溶液I；将质量分数为85％的浓磷酸、质量分数为36～38％的浓盐酸加入到去离子水中配成溶液II；将溶液I与溶液II在室温下同时加入到转速为3000～5000转/分钟的胶体磨中，反应1～2分钟后悬浊液脱离胶体磨。按照两种溶液混合后的总体积计算，各反应物料浓度分别为：ZrOCl₂·8H₂O浓度为0.044～0.22mol/L，磷酸浓度为2.0～10mol/L，盐酸浓度为0.50～2.0mol/L；将所得悬浊液转移到聚四氟乙烯容器中，悬浊液体积占聚四氟乙烯容器体积的40～80％，将聚四氟乙烯容器密封于水热反应釜中，在180～240℃水热处理48～192小时，将水热釜自然冷却至室温，开釜抽滤，用去离子水洗涤滤饼至滤液pH值为6～7，将滤饼在50～60℃空气气氛中干燥后得到层状α-磷酸锆颗粒；按照固/液比为0.5～2.0g/L的比例将层状α-磷酸锆颗粒加入到体积分数为0.2～0.4％的四甲基氢氧化铵水溶液中，室温下搅拌8～20小时，所得澄清溶胶即为剥离的磷酸锆纳米片溶胶，浓度为0.5～2.0g/L。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述浓度为2.5～6.0g/L的复合生物活性物质水溶液的制备方法为：将肌红蛋白、血红蛋白、细胞色素C、辣根过氧化物酶等氧化还原蛋白或氧化还原酶中的一种用去离子水配制成浓度为2～4g/L的水溶液，按氧化还原蛋白或氧化还原酶∶脱氧核糖核酸的质量比为4∶1～2∶1比例与脱氧核糖核酸混合，搅拌8～12小时，得到浓度为2.5～6.0g/L的复合生物活性物质水溶液。