[發明專利]含Zn－VIA族半導體納米顆粒的復合的酶功能敏感膜及其制法和用途

有效

• 申請號: 200610081430.6
• 申請日: 2006-05-19
• 公開（公告）號: CN101074418A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 唐芳瓊;任湘菱;孟憲偉;陳東
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C12M1/40
• 分類號: C12M1/40;C12Q1/26;G01N27/327
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于酶生物工程技術領域，特別是涉及高敏度、高穩定性含Zn-VIA族半導體納米顆粒的復合的酶功能敏感膜及其制法和用途。

背景技術

利用酶生物工程制造出的產品，廣泛用于人體及工業中，例如：利用葡萄糖氧化酶組裝的葡萄糖生物傳感器，可用于測量人的血糖、工業廢水、發酵或飲料中的糖分。生物傳感器具有非常明顯的優點，如：高專一性、短時低費用分析、對分析物質沒有特殊的要求、操作安全、便于現場測定等等，在許多國家已有很多成果。目前生物傳感器的研究正向著高性能、微型化、走入家庭方向發展，是一種被普遍認為最有可能形成產業的高技術。

在生物傳感器的研究中，如何提高生物傳感器的靈敏度，擴大測試物質的種類，及傳感器的微型化是生物傳感器發展的主要研究方向。將納米顆粒用做酶固定化材料促進了這一目標的實現。納米顆粒由于具有高比表面積、高活性、強吸附力及高催化效率等優異特性，可在增加酶的吸附量和穩定性的同時提高酶的催化活性，使酶電極的電流響應靈敏度得到大幅度的提高。美國A.L.Crumbliss.等人曾引入親水的金顆粒到生物傳感器中，證明了金顆粒的生物相容性，但他們用的是50納米的親水金顆粒，對酶電極的電流響應敏感度沒有幫助，這在《生物技術和生物工程》雜志，1992年，40卷，483～490頁的文章“適用于作為電沉析法組裝酶電極的一種生物相容性固定介質-膠體金”已有報道(A.L.Crumbliss，S.C.Perine，J.Stonehuerner，K.P.Tubergen，Junguo?Zhao?and?R.W.Henkens，Biotechnology?and?Bioengineering，Vol.40P.483～490(1992))。中國專利申請97116989.6和99125072.9中分別報道了含納米金顆粒和銀顆粒的氧化酶功能復合敏感膜，將通常含葡萄糖氧化酶的酶膜電極電流響應靈敏度提高了十幾倍。

近年來，納米半導體材料由于具有巨大的比表面積、良好的電子傳遞和光電催化性質，越來越受到人們的關注。在生物領域的應用中，除了作為熒光標記的量子點外，在固定酶方面，它們可以很好的保持酶的生物活性，并提高酶活性中心和電極之間的直接電子傳遞的效率(參見Vastarella，W.；Nicastri，R.，Materials?Science?&?Engineering?C，2002，22，449～452)。目前已有報道的用于生物傳感器的半導體納米粒子主要是含鎘的材料，這些材料不經過復雜的處理，會具有生物毒性，影響酶電極的性能和在生物體內的應用。而含Zn-VIA族半導體納米顆粒由于具有良好的生物相容性和高的電子傳遞特性，更適合用于固定酶，并且其價格相對低廉，適于工業化生產。

發明內容

本發明的目的之一在于將含Zn-VIA族半導體納米顆粒引入復合的酶功能敏感膜中，提供一種能夠節約酶用量、提高酶生物傳感器電流響應靈敏度的含Zn-VIA族半導體納米顆粒的復合的酶功能敏感膜.與一般的高分子復合的酶功能敏感膜不同，這種含納米溶膠的復合的酶功能敏感膜，酶的用量僅是通常用量的幾分之一，而提高酶生物傳感器的電流響應敏感度幾十倍.

本發明的再一目的是提供一種含Zn-VIA族半導體納米顆粒的復合的酶功能敏感膜的制法。

本發明的另一目的是提供一種含Zn-VIA族半導體納米顆粒的復合的酶功能敏感膜的用途。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

本發明的含Zn-VIA族半導體納米顆粒的復合的酶功能敏感膜是由固定化氧化酶的高分子膜基質和Zn-VIA族半導體納米顆粒組成，其中，高分子∶Zn-VIA族半導體納米顆粒的重量比為1∶3.26×10^-7～1∶8.15×10^-1，含有氧化酶0.1～120活力單位，Zn-VIA族半導體納米顆粒粒徑為1～200nm。

所述的Zn-VIA族半導體納米顆粒是氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅或碲化鋅。

所述的氧化酶是葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、醇氧化酶或黃嘌呤氧化酶等。

所述的高分子物質為醋酸纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨脂、聚乙二醇、聚亞砜、聚脲、乙烯-乙烯醇共聚物或殼聚糖等。

本發明的含Zn-VIA族半導體納米顆粒的復合的酶功能敏感膜的制備方法包含以下步驟：

(1)配制高分子凝膠溶液：將高分子物質溶解在相應的有機溶劑或二次水中，配成重量百分比濃度為0.1～5％的凝膠溶液；