[發(fā)明專利]一種構(gòu)建基于四針狀納米氧化鋅乳酸生物酶電極的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110318412.6
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102507690A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張躍;雷洋;羅寧;閆小琴;宋宇;劉羲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料器件構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種構(gòu)建基于四針狀納米氧化鋅乳酸生物酶電極的方法，實現(xiàn)了一定濃度（尤其是低濃度）范圍內(nèi)乳酸的測定。

背景技術(shù)

乳酸含量作為人體健康重要指標(biāo)之一，，早已引起廣泛關(guān)注，并做了大量研究。它是肌肉連續(xù)活動的代謝產(chǎn)物，過多積累意味著疲勞。在初期造成酸痛和倦怠，若長期置之不理，造成體質(zhì)酸化，可能引起嚴(yán)重的疾病。乳酸的測定有利于基礎(chǔ)代謝研究和運動生理研究，在臨床診斷、食品加工與貯藏、科學(xué)健身等方面都有應(yīng)用。同時納米材料科學(xué)的發(fā)展，為構(gòu)建生物傳感器提供了新的方法和物質(zhì)基礎(chǔ)。Yang等（Yang?M?L,?Wang?J,?Li?H?Q,?Zheng?J?G,?Wu?N?Q?N.?Nanotechnology.?2008,?19:?75502）用三鈦酸（H₂Ti₃O₇）納米管構(gòu)建了乳酸生物傳感器，靈敏度0.24?μA?cm^-2?mM^-1；Huang等（Huang?J?D,?Li?J,?Yang?Y,?Wang?X?S,?Wu?B?Y,?Anzai?J,?Osa?T,?Chen?Q.?Materials?Science?and?Engineering?C.?2008,?28:?1070–1075）用多層碳納米管和鉑納米顆粒復(fù)合材料構(gòu)建了乳酸生物傳感器，線性范圍0.2~2.0?mM。到目前為止尚未看到基于氧化鋅?(ZnO)?納米四針乳酸生物傳感器的報道。

ZnO納米材料過去時期里引起很多人的興趣并在光電、力電、光催化、氣敏傳感器、晶體管、能源和場發(fā)射器件等領(lǐng)域作了大量研究。通過熱蒸發(fā)法、水熱法和模板法等方法制備出各種ZnO納米結(jié)構(gòu)，包括納米線、納米棒、納米顆粒、納米帶以及納米四針等一維或準(zhǔn)一維納米材料。

ZnO納米材料具有獨特的優(yōu)勢如化學(xué)穩(wěn)定性，高比表面積，電化學(xué)活性，高等電位點和生物相容性好等特點，適合大量吸附具有低等電點蛋白質(zhì)或酶，并且為固定的酶提供一個良好的微環(huán)境，能夠很好地保持酶的活性和穩(wěn)定性。特別是四針狀納米氧化鋅（T-ZnO）良好的電輸運性和多電子傳輸通道能提供酶活性中心和電極表面的直接電子傳輸通道。鑒于T-ZnO在生物傳感器領(lǐng)域有著得天獨厚的應(yīng)用優(yōu)勢，已有研究者開展了一些應(yīng)用研究。然而，ZnO納米材料在生物探測領(lǐng)域的研究大多集中在葡萄糖探測方面，如Lei等（Lei?Y,?Yan?X?Q,?Luo?N,?Song?Y,?Zhang?Y.?Colloids?and?Surfaces?A.?2010,?361:?169–173）用T-ZnO網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建葡萄糖生物傳感器，靈敏度高，響應(yīng)快。但迄今為止，ZnO納米材料在乳酸探測方面鮮有報道，T-ZnO納米材料則尚未有報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決目前在乳酸探測領(lǐng)域靈敏度不高，探測下限不夠低這一問題，通過改進(jìn)酶電極制備工藝，構(gòu)建了酶電極，并大幅提高靈敏度，降低了探測下限。此外，簡化構(gòu)建工藝也是我們的重要的目的。

本發(fā)明的具體工藝通過如下五個步驟實現(xiàn)：

1、將標(biāo)準(zhǔn)金電極拋光，用酒精和去離子水超聲清洗干凈；

2、滴加Nafion溶液在清洗好的金電極表面上，對電極表面進(jìn)行修飾來增強(qiáng)電極穩(wěn)定性；

3、先將薄且平整的軟模具固定在金電極上，將四針狀氧化鋅（T-ZnO）納米材料在酒精溶液中分散形成懸濁液，滴加懸濁液到電極表面，待酒精揮發(fā)后再次滴加。固定在金電極表面的模具能夠限制T-ZnO懸濁液的流動，使T-ZnO更好地沉積在金電極表面，并且只在金電極表面沉積。滴加完成后，T-ZnO在電極表面形成一層薄膜。

4、滴加磷酸緩沖溶液（PBS）浸潤T-ZnO層，用以改善電極表面微環(huán)境。溶液揮發(fā)后滴加乳酸氧化酶溶液到T-ZnO層，通過靜電作用吸附到T-ZnO表面。

5、最后滴加Nafion溶液到電極表面。成膜后放置在冰箱低溫保存以待使用。