[发明专利]二硫化钼包覆含氮碳纳米管固定CPO生物传感器及检测H2

说明书

本发明公开了一种二硫化钼包覆含氮碳纳米管固定CPO生物传感器及检测H₂O₂的应用，首先通过在聚吡咯空心管上原位生长二硫化钼纳米片，并在氢气氛围中高度结晶化得到表面包覆二硫化钼纳米片的含氮碳纳米管(NCNT@MoS₂)，再采用离子液体(IL)对其进行改性后的NCNT@MoS₂/IL具有良好的亲水性以及导电性，并基于材料大的比表面积吸附氯过氧化物酶(CPO)，最后以NCNT@MoS₂/IL/CPO修饰玻碳电极获得生物传感器。本发明生物传感器对H₂O₂具有良好的电化学传感性能，检测的线性范围较宽，检出限低，选择性、抗干扰性、重复使用性以及稳定性好，可用于牛奶和果汁中H₂O₂含量的检测，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及一种二硫化钼纳米片包覆含氮碳纳米管固定CPO生物传感器及其检测过氧化氢的应用。

背景技术

电化学生物传感器有三部分组成，生物分子(酶、DNA、RNA、细胞等)作为装置识别系统的主体部分，玻碳电极等作为物理化学信号转换器，物质的浓度与设备检测的电信号(电压、电阻、电流等)组成检测装置系统。与其他检测方法相比，电化学生物传感器具有成本低，体积小，易于构建系统，选择性好，灵敏度高，快速反应，良好的生物相容性等优势，在环境检测、食品安全和医学诊断上有重要的研究价值与发展潜力。如：Nirmal等人将黄嘌呤氧化酶(XO))共价固定在金纳米粒子负载多壁碳纳米管复合材料(Nano-Au/c-MWCNT)修饰的电极上，实现黄嘌呤的高灵敏检测，应用于鱼肉新鲜度的检测。

酶是一种能够加速生化和化学反应的高分子生物催化剂，酶电极是一种微型化学传感器，它通过将电化学过程与固定化酶相结合来发挥作用。基于酶的电化学生物传感器中，酶被用作识别元件，被固定在传感器表面的支持基质上，以保持酶活性。当固定氧化还原酶时，加入底物后，底物与固定的酶发生氧化还原反应产生电活性物质，通过电化学工作站输出信号后进一步分析。

氯过氧化物酶(CPO)是一种从海洋真菌Caldariomyces fumago中提取出来的血红素糖蛋白酶。CPO分子的活性中心具有独特的结构，使得CPO同时具备过氧化物酶、过氧化氢酶和细胞色素P450等多种酶的催化活性，目前被认为是过氧化物酶家族中催化活性最广泛的酶。但是氯过氧化物酶的活性中心深埋于酶分子的内部，所以难以实现CPO与电极之间的直接电子转移，且酶对反应条件较为敏感，极易失活，不易固定在电极表面。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的选择性、灵敏度和稳定性的二硫化钼纳米片包覆含氮碳纳米管固定CPO生物传感器，并为该生物传感器提供一种新的应用。

解决上述技术问题所采用的生物传感器是将表面包覆二硫化钼纳米片的含氮碳纳米管通过离子液体改性后固定氯过氧化物酶，再以其修饰玻碳电极获得。

上述生物传感器的制备方法为：将表面包覆二硫化钼纳米片的含氮碳纳米管加入pH为3.0～4.0的PBS缓冲液中，并加入离子液体，常温下超声1～2小时，再加入氯过氧化物酶溶液，混合均匀后，放入恒温水浴振荡器中常温振荡6～8小时，所得浆料浇筑在预处理的玻碳电极上，常温干燥。

上述制备方法中，优选表面包覆二硫化钼纳米片的含氮碳纳米管与离子液体、氯过氧化物酶的用量比为1mg：50～150μL：50～150U，所述浆料中离子液体的体积浓度为10％～20％。

上述制备方法中，所述氯过氧化物酶溶液中氯过氧化物酶的浓度为10000～30000U·mL^-1，其采用pH＝3.5～4.5的PBS缓冲溶液配制。

上述离子液体为溴化1-乙基-3-甲基咪唑离子液体、溴化1-辛基-3-甲基咪唑离子液体、溴化1-癸基-3-甲基咪唑离子液体、氯化1-辛基-3-甲基咪唑离子液体中任意一种。