[发明专利]一种基于金纳米链和肌红蛋白修饰电极的电化学传感器的制备方法与分析应用

说明书

本发明制备了一种基于金纳米链(AuNC)和肌红蛋白(Mb)的修饰电极，并用做电化学酶传感器检测三氯乙酸(TCA)和亚硝酸钠(NaNO₂)，表现出高灵敏度、较宽线性范围，所述金纳米链和肌红蛋白修饰电极的制备方法包括如下步骤：（1）按照质量比（1.5~2.5）：1取石墨粉与离子液体N‑己基吡啶六氟磷酸盐(HPPF₆)在研钵中研磨均匀得到碳糊填入玻璃管中压实，内插铜丝作为导线，得到碳离子液体电极(CILE)；（2）取适量AuNC溶液滴涂在CILE基底电极表面，室温条件下避光自然晾干，得到AuNC/CILE电极；（3）取适量Mb溶液滴涂在AuNC/CILE电极表面，在室温下避光晾干，得到Mb/AuNC/CILE电极；（4）取适量Nafion乙醇溶液滴涂在Mb/AuNC/CILE电极表面，在室温下避光晾干，即得Nafion/Mb/AuNC/CILE电极；（5）对三氯乙酸和亚硝酸钠进行检测，表现出较好的效果。

技术领域

本发明涉及生物电化学及电化学传感技术领域，尤其涉及一种基于金纳米链和肌红蛋白修饰电极的电化学传感器的制备方法与分析应用。

背景技术

电化学生物传感器是一种将酶、抗体等生物组分引入电极界面，将这些生物材料作为敏感元件，各种工作电极如固体电极、离子选择性电极作为转换元件，记录电流、电导、电位、电阻或电容等电化学特征检测信号的传感器。由于生物传感器具有专一、快速、灵敏等优点，已广泛应用于临床检测、生化分析和环境监测等领域。其中电流型酶传感器是研究最多的一种类型，它是以酶或者具有酶结构的生物分子为敏感元件，以电流信号为检测信号的一种常见的酶传感器。随着传感技术的不断迅速发展，生物传感器的种类也越来越多，其中尤以固定化酶为基础的电化学生物传感器发展最为迅速。关于酶的生物电化学传感器的发展经历了三代，第一代是葡萄糖酶传感器，通过检测溶液中氧的消耗量从而测定葡萄糖浓度；第二代是以二茂铁等小分子化合物作为电子媒介体，和酶一起固定在电极表面制成的生物传感器；第三代是将生物活性物质直接固定到电极表面，使酶的氧化还原活性中心和电极直接接触，更迅速的实现生物分子与电极之间的直接电子传递。研究蛋白质和酶的直接电化学行为将为新一代电化学酶传感器的开发奠定重要的理论基础。

肌红蛋白(myoglobin, Mb)是一种水溶性蛋白，相对分子质量为17800，主要存在于肌肉的肌细胞中，它是一种含有一个亚铁血红素基团的单链蛋白质，其空着的第六轴向位在细胞内起储氧和载氧的作用，此外还能与H₂O、CO、OH^-、F^-、H₂S、CN^-、NO^2-、NO等离子或分子配位或键合。因其可以作为心肌疾病诊断的依据且结构较为简单，关于Mb的直接电化学研究可为探索生命过程中电子传递机理奠定理论基础。

金纳米材料是研究最多的金属纳米材料之一，它具有独特的物理和化学性质，逐渐成为科学研究的热点。首先，金纳米材料可以通过简单的方式制备，而且其性质十分稳定，制备完毕且保存良好的金纳米材料能够保持在数月的时间里物理和化学性质都不发生变化。金纳米链(AuNC)是近年来合成的一种新型的纳米金材料，它具有链状结构，将纳米金颗粒串联起来的，其不会引起生物蛋白活性的改变，它在表面修饰相应修饰物之后能拥有较好的生物相容性。AuNC表面易于通过共价作用与氨基、巯基等基团组合，容易修饰有识别能力的蛋白质、核酸、酶等生物大分子偶联变成生物探针，用于检测对应的目标物质，变现出专一性、目标性强，检测限低，线性范围较广等特点。

三氯乙酸（TCA）是CCl₄新陈代谢的副产物，它在环境中很容易形成有机卤素环境污染物，且已经被证明对嗫齿类动物有“三致”（致癌、致畸变、致突变）的作用。但是它被广泛应用于农业和公共安全领域，如经常存在于用次氯酸消毒过的饮用水中。我国建设部和卫生部制定的《国家城市供水水质标准》规定二氯乙酸和三氯乙酸的浓度和不超过0.06mg·L^-1，世界卫生组织明确规定水环境中三氯乙酸的安全存在量为100 μg·L^-1。