專利名稱：一種抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物傳感器技術領域，涉及一種抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極的制備方法。
背景技術：
自從1986年Rmlds和Lowe將葡萄糖氧化酶固定在聚吡咯中構建第一支導電高分子葡萄糖氧化酶電化學生物傳感器以來，導電高分子作為酶的固定化載體由于其自身的優(yōu)良性能、簡易的制備方法和簡單操作流程等優(yōu)勢備受生物傳感器科研工作者的廣泛青睞。導電高分子用于生物傳感器的活性分子固定化載體具有六大優(yōu)勢①具有快速的電子傳遞能力；②具有與生物活性分子良好的生物兼容性；③能保持生物活性分子良好的生物活性；④能有效防止生物活性分子流失；⑤能延長生物傳感器的壽命；⑥能降低生物傳感器的成本且易加工。傳統(tǒng)電化學方法制備的導電高分子酶電極(酶被導電高分子膜固定在電化學電極表面的生物電極)生物兼容性差，而且對酶還有一定的毒性(M. Gerard，A. Chaubey, and B. D. Malhotra, Biosens. Bioelectron.，2002, 17，345)。結果造成檢測過程中穩(wěn)定性差，重現(xiàn)性差、靈敏度低，檢測限高，檢測范圍小等問題，而且在實際應用中精確度也有很大影響。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、靈敏度高的抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極及其制備方法。本發(fā)明的抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極的制備方法，是以 3，4-乙撐二氧噻吩、碳鈉米管、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、十二烷基肌氨酸鈉為原料， 在常規(guī)三電極體系中恒電位1. 1 V聚合60秒制備高性能導電聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極，預處理干燥后將抗壞血酸氧化酶緩沖液滴涂在復合修飾電極表面，自然干燥后，將碳鈉米管-Nafion-疏水離子液混合液覆蓋在含抗壞血酸氧化酶層的高性能導電聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極表面，自然干燥后，制得高性能抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極。本發(fā)明通過電化學方法將3，4-乙撐二氧噻吩與碳鈉米管(納米材料)、十二烷基肌氨酸鈉(生物兼容性氨基酸表面活性劑)、1_乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯(親水“綠色”電解質溶液)一步制得高性能導電聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極。該電極結合了聚(3，4-乙撐二氧噻吩)、碳鈉米材料、生物兼容性氨基酸表面活性劑、親水離子液的優(yōu)點，不僅增強了聚(3，4-乙撐二氧噻吩)的生物兼容性、導電性以及生物傳感電極的靈敏度和親和力，而且還降低了檢測限和檢測電位，促使電子轉移和加速電流響應。再通過簡單的復合干燥的方法將碳納米管分散液、Nafion、疏水離子液混合一步制得生物兼容性復合外膜，增強了酶傳感器的抗干擾性、生物電催化活性、生物兼容性、穩(wěn)定性及靈敏性。使用本方法制備的電化學生物傳感電極不僅可以對農作物和農產品中維生素C 含量進行成功的檢測，而且還具有檢測效果好、響應時間短、工作電位低、選擇性強、靈敏度高、檢測限低、線性范圍寬、親和力強、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好、壽命長等特點。
圖1為本發(fā)明制備的生物傳感器對維生素C的生物電催化氧化和伏安測定； 圖2為本發(fā)明制備的生物傳感器對維生素C的生物電催化氧化和安培測定；
圖3為本發(fā)明制備的生物傳感器的穩(wěn)定性。
具體實施例方式
一種抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極的制備方法，包括以下步驟 1、電解質溶液的配制先將1.42 mg 3，4-乙撐二氧噻吩、2. 93 mg十二烷基肌氨酸鈉、 1 mg重量百分數(shù)0.1 wt%碳鈉米管分散液、2. 36 mg 1_乙基_3_甲基咪唑硫酸乙酯超聲溶解于總體積1毫升的去離子水中，最后混合均勻得到電解質溶液。2、高性能導電聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極的制備向上述電解質溶液中通入氮氣20分鐘，以除去溶液中的溶解氧，采用常規(guī)三電極體系，在1. 1 V恒電位聚合60秒，一步制得聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極，整個過程在氮氣保護下進行。3、聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極的預處理復合修飾電極制備結束后，將電極從電解質溶液中取出，用去離子水沖洗，以除去薄膜復合修飾電極表面上的 1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、3，4-乙撐二氧噻吩單體和低聚物、碳鈉米管、十二烷基肌氨酸鈉，然后干燥備用。4、將0.3g L—1抗壞血酸氧化酶緩沖液5 μ 滴涂在聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極表面，并自然干燥備用。5、碳鈉米管-Nafion-疏水離子液復合液的制備先將4%碳鈉米管分散液、5% Nafion溶液、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸疏水離子液按體積比1:1將三者混合均勻，超聲配制得到總體積0. 6毫升碳鈉米管-Nafion-疏水離子液復合液。6、將碳鈉米管-Nafion-疏水離子液復合液覆蓋在含酶的聚(3，4_乙撐二氧噻吩) 納米薄膜復合修飾電極表面，自然干燥得到高性能抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極。7、將制得的酶電極放入5X10_2 mol L_1含十二烷基肌氨酸鈉的磷酸緩沖液(pH 6.5)中，4°C保存?zhèn)溆谩８咝阅軓秃闲揎楇姌O的參數(shù)優(yōu)化和性能評估電化學生物傳感器在制備過程中的各種材料的濃度參數(shù)和在檢測過程中的工作電位、成膜厚度、溫度、PH値、磷酸緩沖液濃度進行優(yōu)化，同時還對酶的動力學、線形范圍、重現(xiàn)性、靈敏度、操作和保存穩(wěn)定性、選擇性進行了評估。酶動力學研究表明該生物傳感電極具有良好的生物親和力與酶活性(表觀米氏常數(shù)2. M mM、表觀最大電流密度1.045 mA cm_2)。而低的表觀活化能值(7. 049 kj Μ—1)進一步證實該生物傳感器具有良好的生物親和力和酶活性。生物傳感復合電極對維生素C的良好生物電催化氧化活性表明該生物傳感電極能夠成功檢測未知維生素C含量。而且該電極對維生素C有快速響應時間(2 S)、寬的線形范圍(6.0X10_8 -IXlO-3 Μ、顯著的靈敏度 (187.3 mA M 1 cm 2)、低的檢測限(0. 024 μΜ、低的工作電位(0 V)、良好操作穩(wěn)定性(50次分析標準偏離0. 48%，13根標準偏離0. 56%)和保存穩(wěn)定性(15天內無活性損失，30天內損失2.6%，60天內仍擁有80. 05%的生物活性)。大多數(shù)物質無干擾活性。另外，對商業(yè)飲料和蔬菜進行VC檢測，良好的結果表明該生物傳感復合電極的應用具有可行性和可操作性。
權利要求
1. 一種抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極的制備方法，其特征在于它包括以下步驟(1)、先將1.42 mg 3，4-乙撐二氧噻吩、2. 93 mg十二烷基肌氨酸鈉、1 mg重量百分數(shù) 0. 1 wt%碳鈉米管分散液、2. 36 mg 1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯超聲溶解于總體積1毫升的去離子水中，最后混合均勻得到電解質溶液；(2 )、向上述電解質溶液中通入氮氣20分鐘，采用常規(guī)三電極體系，在1. 1 V恒電位聚合60秒，一步制得聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極，整個過程在氮氣保護下進行；(3)、復合修飾電極制備結束后，將電極從電解質溶液中取出，用去離子水沖洗，然后干燥備用；(4)、將0.3g L—1抗壞血酸氧化酶緩沖液5 μ 滴涂在聚(3，4_乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極表面，并自然干燥備用；(5)、將4%碳鈉米管分散液、5%Nafion溶液、1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸疏水離子液按體積比1 1將三者混合均勻，超聲配制得到總體積0. 6毫升碳鈉米管-Nafion-疏水離子液復合液；(6)、將碳鈉米管-Nafion-疏水離子液復合液覆蓋在含酶的聚(3，4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極表面，自然干燥得到高性能抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極。
全文摘要
一種抗壞血酸氧化酶電化學生物傳感復合修飾電極的制備方法，先將3,4-乙撐二氧噻吩、十二烷基肌氨酸鈉、碳鈉米管、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯配制成電解質溶液，再使用三電極體系在恒電位1.1V聚合60秒一步制得導電聚(3,4-乙撐二氧噻吩)納米薄膜復合修飾電極。然后將抗壞血酸氧化酶緩沖液滴涂在復合修飾電極表面，最后使用碳鈉米管-Nafion-離子液混合液覆蓋酶層，即得。本發(fā)明構建的復合修飾電極對維生素C具有良好的生物電催化活性、寬的線性范圍、低的檢測電位、快速的電流響應、顯著的靈敏度，高的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性、良好的選擇性，而且具有制備成本低廉、工藝簡單、操作簡易、固定化酶活性高、親和力強等特點。
文檔編號G01N27/327GK102507691SQ201110320160
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權日2011年10月20日
發(fā)明者劉明, 徐景坤, 文陽平, 李冬, 賀浩華 申請人:江西科技師范學院