[发明专利]一种复合材料的葡萄糖传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学分析检测技术领域，特别涉及基于Fe₃O₄@Au纳米复合材料的葡萄糖传感器的制备和应用的技术。

背景技术

随着社会的快速发展以及人们生活水平的提高，糖尿病患病率也随之增高，据世界卫生组织报道，目前已经有3.46亿人口患有糖尿病，能够实时、可靠检测血糖的浓度是诊断和控制糖尿病的有效方法。

电化学传感器由于灵敏度高、选择性好、实验简便快速、所需仪器设备价格低廉等优点而广泛应用于生命物质的电化学检测。开发用于检测体内葡萄糖浓度的微小变化的、高灵敏度的葡萄糖传感器具有重要的科学意义和使用价值。

核壳纳米结构是一种理想的复合结构，因为其除具有单一粒子的体积效应，表面效应和量子尺寸效应外，还具有复合协同多功能效应。而通常磁性材料在外磁场作用下易团聚，限制了其应用范围。制备具有核壳结构的磁性复合粒子，可扩大磁性粒子的应用领域。大量研究表明Au是保护Fe₃O₄纳米粒子最好的材料之一。这样得到的粒子既具有Fe₃O₄的磁性，又有Au的化学稳定性和生物相容性，同时Au壳可以能保护Fe₃O₄纳米粒子不被氧化和腐蚀，还能与巯基等官能团作用，易于表面功能化，从而拓宽其在蛋白分离、药物运输、催化、生物传感器等领域的应用。目前制备Fe₃O₄@Au复合粒子的方法主要有水热法、微乳液法和化学还原法。其中水热法和微乳液法制得产物粒径较小均一，但其制备过程复杂，影响因素较多。与之相比，化学还原法具有制备简单易得等优点。

葡萄糖氧化酶因为具有极其重要的催化活性而被广泛研究。而且其价格低廉，性质稳定，实用性强，常被人们用作制备生物传感器的理想分子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Fe₃O₄@Au纳米复合材料的葡萄糖传感器的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）采用Massart共沉淀法制备Fe₃O₄磁性纳米粒子；

2）将酪蛋白溶液与Fe₃O₄磁性纳米粒子在超声条件下混合制备酪蛋白修饰的Fe₃O₄纳米粒子；

3）将酪蛋白修饰的Fe₃O₄纳米粒子以酪蛋白溶液稀释后与HAuCl₄混合，在混合体系的pH值为中性和氮气保护的条件下反应，然后经磁分离取得以Fe₃O₄为核、以Au为壳的核壳Fe₃O₄@Au复合粒子；

4）将由葡萄糖氧化酶溶于去离子水形成的酶溶液与核壳Fe₃O₄@Au复合粒子在超声条件下混合后均匀滴涂在圆盘Pt电极表面，然后置于4℃冰箱中制干，即得具有葡萄糖传感器的酶电极。

本发明通过化学还原法，以酪蛋白为稳定剂和还原剂，制备核壳Fe₃O₄@Au复合粒子，具有制备简单易得等优点，生物相容性好，利于生物酶的固定；再将葡萄糖氧化酶固定在核壳Fe₃O₄@Au复合粒子表面，修饰电极，制备Fe₃O₄@Au葡萄糖生物传感器，此合成方法简单、成本低，且绿色。

该传感器检测葡萄糖具有较快的响应时间、较宽的线性范围、低的检出限、高的灵敏度、良好的选择性。而且该传感器具有优异的重现性和良好的抗干扰能力，很好的长期稳定性。由于Au和Fe₃O₄较好的生物相容性和协同作用，Fe₃O₄@Au功能复合纳米粒子为生物分子的固定和高灵敏的检测提供了很好生物平台，在生物传感器和糖尿病诊断、临床医学和食品工艺检测等领域可得到广泛应用。

为了除去未被固定的酶，以提高检测的准确性，所述酶电极在使用前先置于B-R缓冲溶液中洗涤。

所述酶电极保存于4℃冰箱中，以保持酶电极中葡萄糖氧化酶的活性。