[發明專利]一種基于溶膠凝膠層的酶修飾電極及其制備方法

無效

• 申請號: 200910117416.0
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101625334A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 盧小泉;王艷鳳;杜捷;陜多亮;宋正恩;董德芳;姚冬娜
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明涉及一種工藝簡單，靈敏度高，生物相容性好的酶修飾電極及其 制備方法。具體地說，本發明提供了無醇環境下，在硅酸鹽溶膠凝膠層上將 高活性酶固定在電極表面的一種方法。

背景技術

電化學生物傳感器是指由生物體成分(酶、抗原、抗體、激素等)或生物體 本身(細胞、細胞器、組織等)作為敏感元件，電極(固體電極、離子選擇性電 極、氣敏電極等)作為轉換元件，以電勢或電流為特征檢測信號的傳感器。由 于它響應快，靈敏度高，制作簡單而被廣泛研究和應用。利用酶在電極上的 直接氧化或還原而構造成的生物傳感器稱為第三代生物傳感器。在這類生物 傳感器中，電子傳輸與氧和其它電子受體無關，無需任何媒介體的加入，它 克服了使用介體的第二代生物傳感器存在的測量電位比較正、電活性物質干 擾多、電極制作復雜、介體污染等缺點。

溶膠凝膠法是將金屬醇鹽等原料配制成均質溶液，在飽和條件下經水解 縮聚等化學反應，生成物聚集成溶膠，再經蒸發干燥轉變為凝膠。溶膠-凝膠 由于其載體為無機多孔材料，具有物理剛性、化學惰性、溶劑中可以忽略的 溶脹性等特性，在生物傳感器的研制中備受重視。

碳納米管可以實現直接電子傳遞，一方面是因為碳納米管的表面缺陷導 致了較高的表面活性，有利于酶和碳管之間的電子傳遞；另一方面，碳納米 管獨特的納米結構起到了“分子導線”的作用，將電子傳遞到酶的氧化還原 中心。如它可實現對細胞色素C、天青蛋白、辣根過氧化物酶的直接電化學。 近年來，基于溶膠凝膠體系或采用碳納米管構建生物傳感器的研究方法 越來越被科研工作者重視。Tripathi等(Sensors?and?Aetuators?B.2001，72， 224-232.)將HRP夾心固定在溶膠-凝膠玻璃電極(ormosil)中，實現HRP 的直接電子轉移；汪爾康等(Electrochemistry?Communications.2004，6，49-54.) 用自組裝方法在金電極上把金納米固定在三維硅凝膠中，吸附細胞色素C成 功制備了第三代生物傳感器；趙廣超等(Analytical?Biochemist.2004，325 285-292.)將十六烷基三甲基溴化銨分散的碳納米管修飾于電極上，然后吸附 Mb，實現了Mb的直接電化學；Alain?Walcarius等(Langmuir?2006，22 8366-8373)采用正硅酸乙酯、MPTMS、乙醇、硝酸鈉、鹽酸制備了多孔三 維溶膠凝膠層。但是，迄今為止，仍未有文獻報道在無醇環境下使正硅酸乙 酯水解，摻雜碳納米管后通過電沉積方法形成三維多孔二氧化硅溶膠凝膠層， 然后再固定辣根過氧化物酶制成酶修飾電極的方法。

發明內容

基于上述，本發明的目的在于提供一種基于溶膠凝膠層的酶修飾電極。

本發明的另一目的在于提供一種基于溶膠凝膠層的酶修飾電極的制備方 法。利用這種方法制得的酶修飾電極不僅實現了酶與電極之間的直接電子轉 移，而且采用無醇溶膠凝膠前軀體溶液，使修飾電極具有更好的生物相容性。

本發明的技術方案是：

一種基于溶膠凝膠層的酶修飾電極，電極上覆蓋有SiO₂溶膠凝膠(sol-gel) 層，層中同定有多壁碳納米管(MWNT)，將溶膠-凝膠/多壁碳納米管 (sol-gel/MWNT)電極在辣根過氧化物酶的pH＝7.0的磷酸緩沖溶液中浸泡 48小時后取出，用pH＝7.0的磷酸緩沖溶液沖洗干凈，即得到酶修飾電極。

上述SiO₂溶膠凝膠層的厚度為40～140nm。

一種基于溶膠凝膠層的酶修飾電極的制備方法，具體步驟為：

a.制備SiO₂溶膠凝膠前驅體溶液：取pH為5.8～7.0的磷酸緩沖溶液 (PBS)50mL，向其中加入200～300μL正硅酸乙酯(TEOS)，在攪拌狀 態下加入1.5～2.0mL、濃度為0.2mol/L的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)， 將配制好的溶液常溫攪拌，使正硅酸乙酯充分水解；

b.碳納米管分散液的制備：將多壁碳納米管研細，酸化，用二次蒸餾水 洗滌至中性，烘干，稱取處理后的多壁碳納米管15mg，超聲分散在5mL?0.1％ 的聚乙烯基吡咯烷酮溶液(PVP)中，配制成3mg/mL的碳納米管分散液；