[发明专利]基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极的电化学生物传感器的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感器，具体涉及一种基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极制备，乙酰胆碱酯酶的固定及在有机磷农药残留检测中的应用。

背景技术

由于有机磷农药的广泛使用，对环境造成了严重污染，危害人类健康。传统检测方法如色谱法等虽然有既定性又定量、准确、灵敏度高等优点，但需要专业的操作人员，仪器很昂贵，而且需要复杂的样品预处理过程等，因此不能实现快速检测。电化学检测方法由于具有响应速度快、操作简单、灵敏度高、可以实现现场检测等优点，已作为一种快速检测手段在有机磷农药检测领域得到广泛的研究。

作为新型电极材料，硼掺杂金刚石薄膜（BDD）电极具有许多常规电极所不可比拟的优异性，如宽电化学势窗、低背景电流、极好的电化学稳定性及表面不易被污染等，在电化学领域发展迅速。但同时也存在着缺点，表现为电催化活性低、表面再造困难、选择性及灵敏性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是新型电极材料，硼掺杂金刚石薄膜电极电催化活性低、表面再造困难、选择性及灵敏性较差，提供一种提高电极的电催化活性和灵敏度，有助于乙酰胆碱酯酶的固定的基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极的电化学生物传感器的制备及应用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极的电化学生物传感器的制备，它包括以下步骤：①利用模板法和化学生长法在硼掺杂金刚石电极上制备三维纳米多孔金并修饰硼掺杂金刚石电极，得到三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极；②将步骤①经过修饰的三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极固定乙酰胆碱酯酶构建成基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极的电化学生物传感器。

所述的模板法和化学生长法制备三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极包括以下步骤：a、制备单分散性好的粒径为250-800nm的聚苯乙烯球作为模板；b、在硼掺杂金刚石电极（BDD）上预沉积一厚度为4-6nm的薄层的金（Au）纳米点作为化学生长法生长金的种子；c、以步骤b中沉积有金纳米点的硼掺杂金刚石电极为基片，垂直浸入含有聚苯乙烯球(PS)的悬浊液中，利用垂直提拉仪提拉法，将基片缓慢从悬浊液中提拉就可以得到膜厚均一的聚苯乙烯球模板；d、70-100℃烧结1-5h 固定步骤c制得的聚苯乙烯球模板；e、利用化学生长法，将步骤d中得到的组装有聚苯乙烯球模板的硼掺杂金刚石电极浸入含氯金酸和盐酸羟胺的水溶液中，振荡反应5-60分钟生长金；f、然后将步骤e里振荡反应后的硼掺杂金刚石电极浸入甲苯中除去PS模板，即可得到基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极。所述的氯金酸和盐酸羟胺的水溶液为有0.1-1mL浓度为1wt%,氯金酸和0.5-5mL浓度为0.04mol/L的盐酸羟胺加水配置的15-25mL的水溶液。

经过修饰的三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极固定乙酰胆碱酯酶采用戊二醛-壳聚糖交联法。所述的采用戊二醛-壳聚糖交联法固定乙酰胆碱酯酶包括以下步骤：①用0.05mol/L乙酸缓冲溶液配制质量浓度1%-5%壳聚糖溶液；②取5-10μL步骤①配置好的壳聚糖溶液与5-10μL的200U/mL乙酰胆碱酯酶溶液混合，再加入5-10μL的质量浓度0.5%戊二醛溶液迅速混合；③取步骤②迅速混合的溶液5-10μL滴加到三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极表面进行修饰；④将步骤③修饰好的的三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极在4℃进行干燥0.5-4h，即制得基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极的电化学生物传感器。

基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极的电化学生物传感器的应用，将固定乙酰胆碱酯酶的基于三维纳米多孔金修饰硼掺杂金刚石电极的电化学生物传感器应用有机磷农药的检测，检出限为1.0×10^-12 mol/L。所述的机磷农药包括甲基对硫磷、对氧磷、毒死蜱、敌敌畏、马拉硫磷、克百威、久效磷、甲胺磷。

纳米金复合材料导电性好、促进电极表面电子转移、比表面积大、吸附性强、具有良好生物相容性等优势，已成功地用于电化学传感器中，为有机磷农药残留的快速检测提供了一条崭新的途径。构建多孔纳米结构电极材料，可克服电极本身缺点，提高电极的电催化活性和灵敏度，有助于乙酰胆碱酯酶的固定，其电极在生物传感器中发挥作用。