[發明專利]聚苯胺改性有序介孔碳固定化漆酶生物傳感器及制備方法

無效

• 申請號: 201110184024.3
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN102253096A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 許鑫華;路會冉;郭美卿;吳湘鋒;侯紅帥
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及聚苯胺改性有序介孔碳漆酶的生物傳感器及制備方法。

背景技術

漆酶傳感器可以方便快速地檢測廢水中的酚類、芳香胺類、有機磷化合物以及二惡英等有毒物質，具有廣闊的應用前景。因此，研究高傳感性能(如高靈敏度、快速響應、寬檢測線以及低檢測線等)的漆酶傳感器在環境監測和檢測方面具有十分重要的意義。

酶電極是發展最早，也是目前最成熟的一類生物傳感器，其發展經歷了三個階段。第二代介體型酶電極利用人為加入電子媒介體來增加化學修飾層，擴大了基體電極檢測化學物質的范圍，同時也提高了測定的靈敏度。但媒介體的流失、生物相容性以及生物中毒等問題會導致酶電極的性能有所下降。第三代直接電化學酶電極是酶的氧化還原活性中心與電極直接“交流”，能夠更快地進行電子傳遞。但是酶通常具有較大的分子量，酶分子的電活性中心被多肽鏈包圍，使電極與酶催化反應中心之間的電子轉移受到阻礙，且酶在電極表面吸附后易發生變形甚至失活，所以酶與電極間難以直接進行電子轉移。因此，解決生物活性中心與電極表面間的電子轉移的問題成為電流型生物傳感器成功的關鍵。

為了進一步提高酶傳感器的靈敏性和穩定性，降低鄰苯二酚氧化還原反應的過電位，改善漆酶分子氧化還原的可逆性，以SBA-15為模板，用低分子量的水溶性海因環氧樹脂為碳源合成了有序介孔碳EOMC；再利用電子傳遞性較高的聚苯胺，將EOMC與苯胺通過電化學聚合得到復合材料EOMC/PAn，并對其修飾的電極進行表征。然后將第二代和第三代酶傳感器的優勢有效的結合，即在有序介孔碳EOMC固定漆酶的基礎上，在介孔碳的外圍包覆一層易于底物擴散的聚苯胺膜以增加傳感器的穩定性，期望構建性能更加優異的酶傳感器。

發明內容

本發明的目的是提供聚苯胺改性有序介孔碳(EOMC/PAn)的制備及其固定化漆酶的生物傳感器的制備方法。

本發明在實際監測等領域具有廣泛的研究前景。

本發明的技術方案如下：

聚苯胺改性有序介孔碳固定化漆酶生物傳感器，于在介孔碳的外圍包覆一層聚苯胺膜，能夠更固定酶以及EOMC+Lac和EOMC+Lac/PAn修飾金電極。

本發明的漆酶生物傳感器的制備方法，介孔碳的外圍包覆一層易于底物擴散的聚苯胺膜的制備方法步驟為：將2.5g環氧樹脂溶于8-10ml無水乙醇中，加入0.4-0.6g固化劑2-乙基-4-甲基咪唑，攪拌2-3h后，再加入2g?SBA-15，充分攪拌10-15h，使聚合物溶液充分分散于介孔硅SBA-15中，然后置于真空干燥箱中80-100℃加熱3-5h除去溶劑；將所得產品在流量為80-100mL/min的N2氣氛保護下，以4-6℃/min的升溫速率升至800-1000℃碳化5-8h；最后，將得到的產品用30-50wt％的氫氟酸浸泡過夜以除去模板，然后再過濾，分別用乙醇、去離子水洗滌，80-100℃干燥至恒重即得到EOMC；采用三電極體系，在30ml?25mM的AN/0.5MH2SO4電解液中進行電聚合：①先在-0.1V～1.3V范圍內掃描兩圈至穩定；②然后在-0.1V～0.9V，掃描速率50mv/s的條件下掃描25圈。

本發明的聚苯胺改性有序介孔碳固定化漆酶生物傳感器，聚苯胺改性有序介孔碳固定化漆酶的制備方法是：取4mg酸化的EOMC加入到3-4mL已配制好的0.5-1.0mg/mL的Lac溶液，并在3-5℃下攪拌20-25h以保證酶的充分固定于載體材料上；離心分離，去除上層清液后得到EOMC固定化的漆酶。。

本發明EOMC+Lac/PAn修飾金電極的制備方法是：用粒徑均勻的Al₂O₃粉將Au電極在麂皮上打磨拋光，經二次蒸餾水沖洗、超聲后，置于pH為5.0的PBS溶液中經循環伏安掃描活化10圈；再將7ml的0.5wt％的CS溶液超聲混合5min，以制備0.6mg/ml的EOMC+Lac/CS溶液；然后用微量移液器取該混合液10μL均勻地覆蓋在預先處理好的Au電極，室溫下靜置2h，即得到EOMC+Lac/CS/Au電極。

詳細說明如下：

本發明聚苯胺改性有序介孔碳(EOMC/PAn)漆酶生物傳感器的制備方法包括的步驟：

(1)有序介孔碳(EOMC)的制備

首先，將適量的環氧樹脂溶于8-12ml無水乙醇中，加入0.4-0.6g固化劑2-乙基-4-甲基咪唑，攪拌2-3h后，再加入適量的SBA-15，充分攪拌10-15h，使聚合物溶液充分分散于介孔硅SBA-15中；