[发明专利]一种基于氢氧化镍和葡萄糖氧化酶的用于葡萄糖检测的高灵敏电化学传感器制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于葡萄糖检测的电化学传感器的制备，尤其涉及一种基于氢氧化镍和葡萄糖氧化酶的新型电极的制备方法。

背景技术：

葡萄糖浓度的灵敏准确的检测在心脏病的诊断与治疗、临床诊断生物化学、废水处理和食品工业都有非常重要的作用。高灵敏度、可靠性、装置简单、低价、优越的相容性、小型化设置等特点使得电化学技术成为检测方法中非常重要的工具。研究主要集中在电流型葡萄糖传感器上，这类传感器主要是基于葡萄糖氧化酶的催化作用把葡萄糖转化为葡萄糖内酯。虽然这种方法提供了很大的选择性，直接将酶固定在电极的表面会导致酶活性的丧失。已经报道过的方法的主要缺点就是葡萄糖氧化酶和电极之间电子传递的困难问题，因为黄素腺嘌呤二核苷酸(辅酶)深深地被一层蛋白质壳保护。现在，基于电极表面葡萄糖的直接电催化氧化的非酶葡萄糖传感器受到了研究者很大的关注。一系列的金属(铂、钯、金、镍和铜)纳米结构材料，合金(铂-镍，铂-金)，和金属氧化物已经被广泛应用于葡萄糖的直接氧化。其中，Ni(OH)₂/NiOOH氧化还原对的存在使得基于镍的纳米材料展示出了非常卓越的活性。很多种不同的策略，如把NiO沉积到多壁碳纳米管(MWCNT)上，将镍纳米颗粒分散到石墨烯上，把NiO纳米纤维滴到氧化石墨烯修饰的玻璃碳电极上，已经被用来改性传统的电极。但是，施加电势下催化性薄膜的不稳定性和氧化还原对到金属电极之间电子传递的减弱使得这项技术仍旧存在很大的挑战。

卓越的生物相容性和生物可降解性能使得壳聚糖成为构建电流型生物传感器中非常具有吸引力的材料。壳聚糖的成膜性能使其在近年的研究中被广泛用来固定生物大分子。比如，壳聚糖金属纳米颗粒复合薄膜在重金属离子的检测中就显示出了非常好的电子传输效率。

发明内容：

本发明涉及一种基于氢氧化镍和葡萄糖氧化酶的用于葡萄糖检测的高灵敏电化学传感器制备方法。

一种基于氢氧化镍和葡萄糖氧化酶的用于葡萄糖检测的高灵敏电化学传感器制备方法，其步骤如下：

(1)壳聚糖金纳米复合材料(CGNC)的制备：首先在2％的乙酸溶液中配制2～5％的壳聚糖溶液；然后往上述壳聚糖溶液中加入6～10mol/L的氯金酸溶液并且不断搅拌，壳聚糖溶液与氯金酸溶液的体积比为1∶1～1∶3；得到的混合溶液搅拌2～3h后再逐滴加入3～10mL25～35mmol/L的冰水浴硼氢化钠后持续搅拌1～1.5h。得到的溶液离心得到CGNC颗粒物后用酸性水溶液进行洗涤得到样品。

(2)新型电极的制备：进行表面涂覆之前，金电极先用金刚砂纸打磨然后用3.5～6.0μm的氧化铝粉末抛光处理，再用超纯水洗净。然后将电极浸入到新配制的水虎鱼溶液(30％过氧化氢∶浓硫酸＝1∶3，V∶V)中15～25min后在去离子水中超声处理，最后用乙醇洗涤干燥。CGNC薄膜通过电沉积的方法沉积到金电极上。两块干净的金电极浸泡在液体CGNC溶液中并连接3V的直流电源。研究中发现CGNC薄膜的厚度与壳聚糖的浓度没有关系，而与沉积时间有直接的关系，所以通过改变沉积时间来改变电极表面CGNC薄膜的厚度。沉积后，电极取出并用去离子水洗涤后在干燥器中干燥一晚上。然后，在0.9V的电势下在5.5～6.5mmol/L的氯化镍溶液中进行金属镍的沉积2～3min。金属镍到氢氧化镍的氧化通过以100mV/s的扫描速率在0.2～0.6V的电势范围内进行循环伏安扫描45～65次实现。葡萄糖氧化酶通过物理吸附的方法固定到Ni(OH)₂薄膜的表面后就得到了新型电极Au/CGNC/Ni(OH)₂/GO_x。

本发明涉及的传感器中，Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原对和葡萄糖氧化酶被成功结合在一起从而实现对葡萄糖的高灵敏度的检测。壳聚糖-金纳米颗粒复合薄膜作为一种生物基体，不仅为Ni(OH)₂的形成提供了平台，而且是葡萄糖和电极之间电子传递的一种媒介。Ni(OH)₂和壳聚糖-金纳米颗粒复合膜为活性酶的存在提供了平台。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合实施对本发明作进一步详述。

一种基于氢氧化镍和葡萄糖氧化酶的用于葡萄糖检测的高灵敏电化学传感器的制备方法，其步骤如下：