[發明專利]基于靜電紡纖維膜的安培酶電極及其制備方法

無效

• 申請號: 200810061689.3
• 申請日: 2008-05-23
• 公開（公告）號: CN101290301A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 徐志康;王振剛;黃小軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及安培酶電極及制備方法，尤其涉及一種基于靜電紡纖維膜的安培酶電極及其制備方法。

背景技術

生物傳感器主要由兩部分構成，即生物敏感膜(又稱為分子識別元件)和換能器。被分析物通過擴散進入生物敏感膜層，經分子識別、發生生化反應后，所產生的信息被相應的物理或化學換能器轉換成可定量處理的電信號，再經檢測儀器放大并輸出，便可得知待測物濃度。其中生物敏感膜是生物傳感器的關鍵部分，是生物傳感器進行選擇性檢測的基礎，決定了傳感器的功能與質量，其所含生物組分可以是酶、細菌、酵母、抗體/抗原、脂質體、類脂質體和受體以及它們的不同組合。基于氧化還原酶的電化學傳感器一直是生物傳感器研究的主流。

將酶固定于電極表面，可有效提高電極的pH和儲存穩定性，并實現電極的反復使用。固定化酶的性能在很大程度上依賴于載體的性質，如化學組成和微觀結構。就微觀結構而言，靜電紡納米纖維膜是一種較為理想的酶固定化載體。極大的比表面積、高孔隙率和通孔結構可使納米纖維膜具有高載酶量和低底物擴散阻力，從而具有較高的固定化酶活性。許多研究者已經嘗試將酶固定于靜電紡纖維膜上(H.-F.Jia，G.-Y.Zhu，B.Vugrinovich.“Enzyme-carrying?polymericnanofibers?prepared?via?electrospinning?for?use?as?unique?biocatalysts”，Biotechnol.Prog.2002，18：1027-1032；T.E.Herricks，S.-H.Kim，J.-B.Kim.“Direct?fabricationof?enzyme-carrying?polymer?nanofibers?by?electrospinning”，J.Mater.Chem.，2005，15：3241-3245；Y.-H.Wang，Y.-L.Hsieh.“Enzyme?immobilization?to?ultra-finecellulose?fibers?via?amphiphilic?polyethylene?glycol?spacers”，J.Polym.Sci.Part?A：Polym.Chem.，2004，42：4289-4299；L.-L.Wu，X.-Y.Yuan，J.Sheng.“Immobilization?of?cellulase?in?nanofibrous?PVA?membranes?by?electrospinning”，J.Membr.Sci.，2005，250：167-173)。靜電紡纖維膜也被用于制備生物傳感器(CN1737560A；K.Sawicka，P.Gouma，S.Simon.Sens.“Electrospun?biocompositenanofibers?for?urea?biosensing”，Sens.Actuator?B-Chem.，2005，108：585-588)。但由于所使用的聚合物為水溶性，纖維膜可能會發生溶脹，從而造成酶的流失，因此電極的穩定性會受到限制。選用水不溶性的聚合物纖維膜可有效地解決這一問題。

載體的載酶量是影響傳感器響應強度和線性檢測范圍的重要因素之一。纖維膜雖具有較大的比表面積，但共價法固定酶量仍受纖維表面的反應位點數量限制，單位質量酶膜的活性不高。Kim等將酶聚集體概念引入到纖維表面的酶固定化中，結果表明，其總活性為單層固定化酶膜的1.9倍(B.-C.Kim，S.Nair，J.Kim，J.-H.Kwak，J.W.Grate，S.H.Kim，M.-B.Gu.“Preparation?of?biocatalyticnanofibers?with?high?activity?and?stability?via?enzyme?aggregate?coating?on?polymernanofibers”，Nanotechnology，2005，16：S385-S388)。

發明內容

本發明的目的是針對傳統的固定化酶電極響應低、線性檢測范圍窄和穩定性不高等缺點，提供一種基于靜電紡纖維膜的安培酶電極及其制備方法。

基于靜電紡纖維膜的安培酶電極包括基底電極，在基底電極上設有活化層，特征是：

1)活化層為丙烯腈共聚物納米纖維膜和共價固定的氧化還原酶聚集體；

2)丙烯腈共聚物納米纖維膜由靜電紡絲法制備；