[发明专利]一种电极表面修饰材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极表面修饰材料及其制备方法与应用。

背景技术

近20年来，化学修饰电极领域的研究在国内外一直受到很大关注，它代表了电极/电解液界面的一种新概念，不仅在电化学理论研究上有重要意义，而且有着广泛的潜在应用前景，例如用于生物分析和生物传感器等。

在多种修饰电极材料中，聚合物材料因其稳定、高效、灵敏等特点得到了广泛的研究和应用。此类聚合物一般都具有氧化还原和导电的特性，用于调节电子在电极和目标溶液之间的传输过程。该类氧化还原聚合物依据氧化还原基团的位置主要包括两种类型，即主链包含氧化还原基团的聚合物和侧基或支链包含氧化还原基团的聚合物。

目前研究最多的该类氧化还原聚合物是金属络合形成的氧化还原型导电聚合物。其中应用最广泛的是锇金属络合聚乙烯基吡啶，例如，Robert J.Forster和Johannes G.Vos于1990年报道了它的合成方法及其修饰电极表面的电化学、光化学特性(Synthesis，characterization，and properties of a series of osmium-containing and ruthenium-containing metallopolymers.Macromolecules 1990，23，(20)，4372-4377)。在此基础上，基于锇金属络合聚乙烯基吡啶修饰电极广泛用于生物传感器的研究，如用于检测葡萄糖等。(Flexer，V.；Calvo，E.J.；Bartlett，P.N.，The application of the relaxation and simplex method to the analysis of data for glucose electrodes based on glucose oxidase immobilised in an osmium redox polymer.Journal of Electroanalytical Chemistry 2010，646，(1-2)，24-32)。但是所述材料在对酶进行固定时需要进行交联。

在酶电极中，聚合物的结构是影响电极性能的关键因素之一，对于电子传输的速度、氧化还原活性中心在电极表面的浓度以及可溶性粒子通过聚合物的扩散和渗透能力等都有影响(Linford，R.G.Electrochemical science and technology of polymers.London/NewYork：Elsevier Applied Science 1987)。特别是，可水溶性酶要求氧化还原聚合物具有亲水性能(Tagliazucchi，M.；Calvo，E.J.；Szleifer，I.，Molecular theory of chemically modified electrodes by redox polyelectrolytes under equilibrium conditions：Comparison with experiment.Journal of Physical Chemistry C 2008，112，(2)，458-471)。

CN100434448C公开了一种基于羧甲基纤维素钠改性的电极表面修饰材料，具有良好的氧化还原和导电性，用于检测过氧化氢和谷氨酸。但是，在用于生物传感器时，为了增加酶电极的可重复稳定性仍然需要进行交联将生物酶固定，既增加了制备步骤又影响电极本身的电化学性能；同时基于锇金属络合聚乙烯基吡啶修饰电极对于检测溶液适用的pH值范围有限，通常小于7。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于水溶性纤维素衍生物改性的锇金属络合的纤维素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物及其制备方法。该共聚物作为电极表面修饰材料可修饰在各种电极表面制备酶电极，用于物质含量的测定。其有利之处在于提高了电极的重复稳定性和扩大了检测溶液适用的pH值范围。

本发明所提供的锇金属络合的纤维素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物(cell-g-P4VP-Os)，其结构式如式I所示：

(式I)

在通式I中，

R选自H、-(CH₂O)_xH、-(CH₂CH₂O)_xH或-(CH₂CH(CH₃)O)_xH；