[發明專利]Pt-Ag合金納米顆粒無酶葡萄糖傳感器電極的制備及應用

無效

• 申請號: 201110267792.5
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102435649A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 許鑫華;路會冉;郭美卿;侯紅帥;方海東
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 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

本發明涉及一種Pt-Ag合金納米顆粒無酶葡萄糖傳感器電極的制備及應用。

背景技術

電化學葡萄糖生物傳感器具有選擇性高、快速、簡便等特點，是檢測葡萄糖濃度最重要的方法。近年來，糖尿病的發病率持續增高，為了給糖尿病人提供更為高效的檢測血糖手段，新型葡萄糖傳感器的開發受到廣泛的關注。盡管酶基傳感器在監測過程中有著良好的選擇性和靈敏度，但是酶在固定化的過程極為容易失活、變性，因此酶基傳感器最大的一個問題就是穩定性不佳；其次就是固定化酶量無法準確控制，從而使得制備的傳感器重復性不能保證。納米材料及結構以其優異的表面效應、體積效應等多種特性，可作為電極的修飾材料，并且納米顆粒在電極表面的吸附能力強、催化效率高、生物兼容性好，使得其修飾的電極在構建生物傳感器方面有著很好的潛力。因此，對無酶傳感器引起了廣大研究者的重視。

對無酶傳感器的研究，主要以電流型無酶傳感器為主，該類型傳感器最早使用的電極材料有稀有金屬(如鉑、金)、過渡金屬(如銅、鎳)及其氧化物和合金。然而，大多數無酶電極都存在著靈敏度低，選擇性差，高成本及易失活等缺陷。電流置換是根據溶液中金屬原子電化學勢的不同而制備合金，其制備方法簡單，并且在制備金屬納米合金中，具有高度可調控性，可以減少貴金屬的使用量，降低成本。利用電流置換的方法制備無酶傳感器電極，具有潛在的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種Pt-Ag合金納米顆粒無酶葡萄糖傳感器電極的制備及應用，它是利用電流置換制備Pt-Ag合金納米顆粒無酶葡萄糖傳感器電極的方法。Pt-Ag合金納米顆粒電對葡萄糖氧化具有良好的電催化活性，寬的線性響應范圍以及高的靈敏度和選擇性。本發明在血糖監測方面有很好的應用前景。

本發明Pt-Ag合金納米顆粒無酶葡萄糖傳感器電極制備方法包括的步驟：

(1)Ag納米顆粒的制備

首先，將0.7～0.9ml的0.04×10^-3mol/LAgNO3與6～10ml的0.1mol/L聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20ml的蒸餾中，攪拌20～40分鐘后，再加入0.6～1.0ml的1mol/L的抗壞血酸(AA)中，攪拌使之充分反應。在轉速為10000～15000r/min，離心10～15分鐘，反復用蒸餾水清洗，使之除去剩余PVP。

(2)Pt-Ag合金納米顆粒的制備

采用電流置換的方法制備Pt-Ag合金納米顆粒，即將上述制備的Ag納米顆粒溶于0.5ml的蒸餾水中，取50μl分別溶于3.2～5.4ml的0.1×10^-3mol/L氯鉑酸中，室溫下反應60～80小時。

(3)電極處理

將Au電極在獸皮上打磨拋光，經二次蒸餾水反復沖洗、在功率為100～150瓦的超聲波清洗器中超聲5～10分鐘后，置于pH為7.0的PBS中經循環伏安掃描活化10～15圈。

(4)Pt-Ag合金納米顆粒電極的制備

首先，將40～60mg的殼聚糖溶于80～120ml的0.05mol/L醋酸溶液中，配置成0.4～0.6％殼聚糖溶液(CS)。在將(2)制備的Pt-Ag合金納米顆粒溶于0.5ml的0.4～0.6％CS溶液中，超聲分散后，取40～60μl滴涂與Au電極上，室溫下干燥。

本發明采用電流置換方法在金電極上制備了Pt-Ag合金納米顆粒無酶葡萄糖傳感電極。Pt-Ag合金納米顆粒修飾的金電極能顯示出良好的直接電化學行為，在室溫25±2℃，pH＝7.0的磷酸鹽緩沖溶液，工作電壓為+0.45V?vs?SCE的實驗條件下，Pt-Ag合金納米顆粒修飾的金電極(Pt-Ag/Au電極)表現出良好的傳感性能，其對葡萄糖的傳感器靈敏度為7μA(cm^-2*mM^-1)，線性監測范圍為1～12mM，檢測限為1.3×10^-5M(S/N＝3)；此外，該無酶葡萄糖傳感器還具有良好的重復性和穩定性。基于以上測試結果，本發明在血糖監測方面有很好的應用前景。

附圖說明

圖1實施例1制備的Pt-Ag合金納米顆粒樣品的掃描電鏡圖片。

圖2實施例2制備的電極在電極在pH＝7.0PBS緩沖液中的CV曲線(掃速為10mV*s^-1)。

圖3實施例2制備的電極在電極在含有20mM葡萄糖的pH＝7.0PBS緩沖液中的不同掃描速率下的循環伏安曲線：掃速從內到外依次為10，30，50，70，90mV*s^-1。