[发明专利]一种检测过氧化氢的电化学生物传感器电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于过氧化氢检测领域，尤其涉及一种检测过氧化氢的传感器及其制备方法。

技术背景

随着过氧化氢在电子、轻工、食品、环保、医药等领域的应用的不断推广，例如应用于消菌杀毒、纺织品漂白、工业废水处理、化妆品、食品及奶制品生产设备与生产管线的清洗等，但与此同时，过氧化氢也可能会引发各种疾病，给人们的生命健康带来隐患，因此，对于过氧化氢的快速检测显得尤为重要。有关过氧化氢的检测技术有很多，其中，用电化学方法检测过氧化氢的优点在于简单、快捷、灵敏度高。

近几年来，酶生物传感器引起许多研究人员的重视。由于大多数酶的催化活性中心深埋在酶蛋白内部，且在电极表面不能获取合适的取向或蛋白质本身的吸附变性等原因使得酶蛋白大分子直接修饰的电极表面很难实现直接电子传递。因此，目前发展的重心是寻找合适的载体与酶的固定方法，既而提高酶生物传感器的检测性能。研究人员已经尝试了各类修饰电极的载体和酶的固定方法。比如用表面活性剂、炭黑、聚合电解质、生物高聚合物、量子点作为载体。[参考：(a)Dong，S.J.；Che，G.L.；Xie，Y.W.Chemical modified electrodes.Beijing：Science Press，2003，456-570.(b)X.Y.He，L.Zhu，Electrochem.Commun.2006，8，615-620.(c)G.X.Ma，T.H.Lu，Y.Y.Xia，bioelectrochemistry.2007，71，80.(d)H.Sun，N.F.Hu，J.Electroanal.Chem.2006，588，207-217.(e)Q.Lu，T.Zhou，S.S.Hu，Biosens.Bioelectron.2007，22，899-904.(f)D.Shan，G.Cheng，D.Zhu，H.Xue，S.Cosnier，S.Ding，Sensors Actuators B：Chem.2009，137，259-265.(g)Q.Lu，S.S.Hu，D.W.Pang，Z.K.He，Chem.Commun.2005，20，2584-2585.]。金纳米粒子因具有一种良好的介导能力，被广泛用于蛋白质固定基质，以提高蛋白质或酶与电极间的电子传递速率。它不仅可以提供较大的比表面积，而且还可以与蛋白质或酶保持良好的生物相容性。[参见：(h)C.X.Lei，S.Q.Hu，G.L.Shen，R.Q.Yu，Talanta，2003，59，981.(i)Dequarie，M.；Degrand，C.；Limoges，B.Anal.Chem.2000，72，5521-5528.(j)石文韬，邸静，马占芳，[J].化学进展，2012，24，569.(k)Yu，A.；Liang，Z.；Cho，J.；Caruso，F.Nano Lett，2003，3，1203，(l)Zhang，S.-X.；Wang，N.；Niu，Y.-M.Sens.Actuators B，2005，109，367]。除此之外，将物理、化学性能优良的碳纳米材料石墨烯、碳纳米管等新型纳米材料与金纳米材料的复合材料，应用于酶生物传感器中，使电流响应灵敏度有很大提高。[参考：(m)C.Y.Li，D.S，D.B.Tian，J.R Zhang，J.J.Zhu.J.Mater，Chem，2011，21，7604.(n)Y.C.Gao，K.Xi，W.N.Wang，X.D.Jia，J.J.Zhu，Anal.Methods，2011，3，2387.]。螺旋碳纳米纤维作为一种新型纳米材料，由于特殊的螺旋结构，使其具有较大的的比表面积，并且水溶性较好，导电性优良。但螺旋碳纳米纤维在电化学生物传感器方面的应用还尚未报道。本发明将螺旋碳纳米纤维和金胶复合材料应用于酶生物传感器，此复合材料一方面具有了螺旋碳管优良的导电性能又具有了金胶的生物相容性，使得制备的传感器检测性能有了很大提高，对过氧化氢检测线性范围为1.00μM～3157μM，检测限为0.46μM。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测过氧化氢的生物电化学传感器及其制备方法。该传感器是将螺旋碳纳米纤维和金胶纳米粒子复合材料作载体，极大地促进酶与电极间的电子传递，从而达到提高传感器灵敏度的目的。

本发明的技术方案如下：

一种检测过氧化氢的电化学生物传感器，包括工作电极、铂电极、饱和甘汞电极，其特征在于将自组装的螺旋碳纳米纤维和金胶纳米粒子的复合材料及血红蛋白或肌红蛋白或辣根过氧化物酶，且用nafion固定的修饰玻碳电极作工作电极。