[发明专利]基于磁性功能化氧化石墨烯的微酶反应器制备方法及应用

权利要求书

1.一种基于磁性功能化氧化石墨烯的微酶反应器制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：

（1）采用Hummers方法制备氧化石墨烯：将0.5 g石墨粉和0.5 g的NaNO₃ 加入到23 mL浓度为18 mol·L^-1的H₂SO₄中，冰浴下缓慢加入3 g KMnO₄，充分搅拌混匀后，于35 °C水浴中反应1 h，形成灰褐色糊状物；加入40 mL水，室温下搅拌30 min，再加水稀释至140 mL；逐滴加入3 mL质量百分浓度为30%的H₂O₂，溶液从深棕色变成亮黄色；将产物趁热过滤，用超纯水离心清洗产物至上层清液为中性，在12000 r·min^-1转速下离心2 min，将离心产物分散于超纯水中，再在8000 r·min^-1转速下离心2 min，将离心产物分散于超纯水中，超声处理2 h，即得到氧化石墨烯溶液；

（2）Fe₃O₄ NPs功能化氧化石墨烯纳米材料的制备：将40 mg氧化石墨烯溶解于20 mL超纯水中，超声30 min；待氧化石墨烯完全溶解后，加热至50 °C，通入N₂除去O₂后，加入216 mg的FeCl₃·6H₂O和80 mg的FeCl₂·4H₂O，继续超声20 min；搅拌条件下逐滴加入1 mL的NH₃·H₂O，剧烈搅拌40 min，冷却至室温后，用磁铁将氧化石墨烯/Fe₃O₄ NPs分离，并用超纯水清洗3次；

（3）氧化石墨烯/Fe₃O₄/乙酰胆碱酯酶复合物的制备：将4 mg·mL^-1的氧化石墨烯/Fe₃O₄和0.2 mg·mL^-1的乙酰胆碱酯酶加入到1 mL磷酸盐缓冲溶液中，室温下反应24 h；用磁铁将产物分离并用超纯水清洗3次，将氧化石墨烯/Fe₃O₄/乙酰胆碱酯酶复合物分散于1 mL超纯水中，于4 °C储存备用；

（4）基于氧化石墨烯/Fe₃O₄/乙酰胆碱酯酶复合物的微酶反应器的制备：将PDMS微芯片分离通道用超纯水冲洗10 min，在芯片分离通道的上、下两方各放置一块直径为6 mm的永久磁铁，用真空泵将4 mg·mL^-1氧化石墨烯/Fe₃O₄/乙酰胆碱酯酶复合物抽入分离通道中10 min，在外磁场作用下，氧化石墨烯/Fe₃O₄/乙酰胆碱酯酶复合物被迅速可控地固定于芯片分离通道内，在冰箱中保存2 h后，用磷酸盐缓冲溶液冲洗分离通道5 min，即制备成微酶反应器。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁性功能化氧化石墨烯的微酶反应器制备方法，其特征在于步骤（2）中，所述的Fe₃O₄ NPs的粒径为8 nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁性功能化氧化石墨烯的微酶反应器制备方法，其特征在于步骤（3）和（4）中，所述的磷酸盐缓冲溶液浓度为20 mM，pH为7.4。

4.根据权利要求1所述的一种基于磁性功能化氧化石墨烯的微酶反应器制备方法，其特征在于步骤（4）中，所述的在芯片分离通道的上、下两方各放置一块直径为6 mm的永久磁铁，两块永久磁铁相吸引的两极需彼此相对。

5.基于磁性功能化氧化石墨烯制备的微酶反应器的应用，即在农药检测中的应用，其特征在于基于氧化石墨烯/Fe₃O₄/乙酰胆碱酯酶复合物制备的微酶反应器在农药检测中的应用：随着有机磷农药乐果浓度的增大，微酶反应器中乙酰胆碱酯酶的活性受到抑制，酶对其底物硫代乙酰胆碱的催化能力降低，使得产生的电活性产物硫代胆碱的量减少，从而电化学信号降低；乐果浓度在1-20 μg·L^-1范围内与其抑制率呈良好的线性关系，检出限为0.18 μg·L^-1，表明采用氧化石墨烯/Fe₃O₄/乙酰胆碱酯酶复合物制备的微酶反应器可用于农药的高灵敏检测。