[发明专利]一种金纳米棒/二硫化钨纳米片复合材料和血红蛋白修饰电极的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种金纳米棒/二硫化钨纳米片复合材料和血红蛋白修饰电极（Nafion/Hb/AuNRs‑WS₂/CILE）的制备方法及其分析应用，制备方法包括以下步骤：按质量比(1.5~2.5):1取石墨粉与离子液体HPPF₆，研钵中研磨均匀后填入电极管中压实，得到碳离子液体电极（CILE）；取AuNRs‑WS₂纳米复合材料混合溶液滴涂在CILE表面，室温下避光自然晾干得AuNRs‑WS₂/CILE；再取Hb溶液滴涂在AuNRs‑WS₂/CILE表面，室温下避光自然晾干得Hb/AuNRs‑WS₂/CILE修饰电极；最后取Nafion乙醇溶液滴涂在Hb/AuNRs‑WS₂/CILE表面，室温下避光晾干后即得Nafion/Hb/AuNRs‑WS₂/CILE电极。紫外可见吸收光谱证明Hb与AuNRs‑WS₂纳米复合材料混合后仍保持蛋白质二级结构，运用电化学分析法考察了Hb直接电化学，并探讨了pH和扫速等因素对电化学行为的影响。所制修饰电极对三氯乙酸和亚硝酸钠的电催化还原表现出良好的分析结果。

技术领域

本发明涉及化学修饰与电化学生物传感器技术领域，具体一种金纳米棒/二硫化钨纳米片复合材料和血红蛋白修饰电极的制备方法及其分析应用方面。。

背景技术

化学修饰电极是在电极表面进行有目的修饰来达到组装界面的功能的目的。在分子水平上进行电极修饰的起源于 20 世纪六七十年代，1973 年美国夏威夷大学的 Lane和 Hubbard发现吸附法可以将具有不同端基的烯烃类化合物引入洁净的铂电极表面，进而改变了在电极表面的3-烷基水杨酸的电化学行为；1975年Watkins-Moses分别独立地报道了按人为设计对电极表面进行化学修饰的研究，标志着化学修饰电极的开始；Murray等人建立了共价键合法进行电极表面修饰的方法。在电极表面可按人为设计进行界面修饰，赋予电极界面更优良或特定的功能，从而促进了电化学的发展。化学修饰电极的电催化分析可以降低干扰和背景电流，增大电流响应，降低检测限，防止反应物及产物在电极表面的吸附，且电极表面的修饰物还可以加速在裸电极上产生不可逆电化学行为且分析响应较差的被测物的电子转移。

血红蛋白(Hemoglobin, Hb)是高等生物体内一种负责运载氧的氧化还原蛋白质，其分子量约为64500，等电点为7.4，分子尺寸为6.5×5.5×5.0 nm。每个Hb是由两条α-和两条β-多肽链构成的四聚体寡聚蛋白，每个多肽链成为一个亚基，这4个亚基紧密排列形成近似球形的分子。并且4个亚基各包含一个血红素辅基，故Hb分子中会含有4个血红素辅基。每条多肽链的螺旋结构会形成一个疏水性的空间，保护血红素分子不与水接触，Fe²⁺不被氧化。位于血红素卟啉环的中央的Fe²⁺，与卟啉环的4个吡咯基、O₂及多肽链上的组氨酸形成六配位体，每个血红蛋白分子可逆结合4个氧分子。

三氯乙酸（TCA）是一种常用在有机合成、医药、化学试剂和杀虫剂的有机化合物，它是一种具有刺激性气味且易溶于水、乙醇的无色晶体。如果不慎将TCA粉末吸入人体内会对呼吸道有刺激作用，眼睛直接接触可造成严重的损害，皮肤接触可导致化学性灼伤。在医药方面可以用作除疣剂和收敛剂，在化学领域可作为分析试剂如蛋白质沉淀剂，葡萄糖苷类物质的显色剂和显微镜分析中的固定剂，在酸性条件下TCA与蛋白质形成不溶性盐，也可作为蛋白质变性剂使蛋白质构象发生改变，暴露出较多的疏水基团使之聚集沉淀。

亚硝酸盐是自然界中最普遍的含氮化合物，其外观及滋味都与食盐相似，并在工业建筑业中广为使用，肉类制品中允许作为保护色剂使用，其能与肉类中的肌红蛋白反应生成玫瑰色亚硝基肌红蛋白增进肉的色泽，以维持良好的外观。食用亚硝酸盐含量高的腌制食品、泡菜及变质的蔬菜或误食工业用亚硝酸盐可引起中毒。亚硝酸盐是剧毒物质，成人摄入0.2-0.5 g即可引起中毒。亚硝酸盐同时还是一种致癌物质，在胃酸等环境下亚硝酸盐与食物中的物质反应生成强致癌物质N-亚硝铵。