[發明專利]一種ZnO/酶生物傳感器及制備方法

有效

• 申請號: 201210063188.5
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102590297A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 黃靖云;趙明崗;葉志鎮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于酶生物傳感器制備技術領域，特別涉及一種ZnO/酶生物傳感器及制備方法。

背景技術

ZnO屬于寬帶隙第三代半導體材料，對于生物傳感應用方面，ZnO納米材料具有很多優勢：高的比表面、良好的電傳導能力、良好的生物兼容性、無毒、化學穩定性、環境友好等，特別是它的等電點高達9.5，這使得ZnO結構表面的生物分子自組裝和修飾更容易操作且可靠。ZnO納米材料異常豐富的形貌也為其在傳感器領域的應用提供了更靈活的設計思路。這些優點完全符合構建生物傳感器對載體材料的特殊要求，使其在生物化學傳感器領域的應用上具有很強的吸引力。

目前制備ZnO納米材料的方法有水熱、電化學、熱蒸、溶膠凝膠等，這些方法工藝復雜，對試驗環境要求苛刻，重復性差，并且產量小不適合批量生產，難以滿足ZnO納米材料和器件的迅速實用化的需要，另外敏感性能差也是制約實用化的另一障礙。多孔的一維納米材料相對于無孔的一維納米材料具有更大的比表面，因此更有利于生物傳感性能的提高，目前，還沒有多孔一維ZnO納米材料用于生物傳感器的制作。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現存技術的不足，提供一種ZnO/酶生物傳感器及制備方法。

一種ZnO/酶生物傳感器，包括襯底、導電薄膜層、絕緣包裹層、ZnO納米材料層、生物酶分子；

襯底上蒸鍍導電薄膜層形成基片，基片一端面積為a???????????????????????????????????????????????b的矩形Ⅰ上生長ZnO納米材料層，生物酶分子固定在ZnO納米材料層內，基片另一端面積為cd的矩形Ⅱ保留，絕緣包裹層將基片中間段包裹；

所述的a、b為矩形Ⅰ相鄰的兩條邊，a為?1?mm?3?mm?，b為1?mm?3?mm；

所述的c、d為矩形Ⅱ相鄰的兩條邊，c為?2?mm?3?mm?，d為2?mm?3?mm；

所述的中間段的一端與ZnO納米材料層相接，即矩形Ⅰ相接；另一端與矩形Ⅱ相接。

一種ZnO/酶生物傳感器制備方法，包括如下步驟：

步驟(1).將二氧化硅片或者玻璃片切成e×f的襯底，并將襯底先用無水酒精超聲清洗3050分鐘，再用蒸餾水超聲清洗3050分鐘，然后放入烘干箱備用；

所述的e、f為襯底相鄰的兩條邊，e為?1?mm?3?mm?，f為10mm；

步驟(2).將干燥的襯底用電子束蒸發或者磁控濺射鍍一層導電薄膜層形成基片，導電薄膜層厚度為50200nm。

步驟(3).將基片用于高壓靜電紡絲，基片一端暴露面積為ab的矩形Ⅰ，其余部分暫時遮住，高壓靜電紡絲參數：將乙酸鋅溶于濃度為10～15?wt%聚乙烯醇水溶液形成混合溶液，其中聚乙烯醇與乙酸鋅質量比為0.8～1.2；并將該混合溶液于40℃～60℃加熱攪拌10～30min，加熱攪拌期間逐滴滴加無水酒精，酒精與混合溶液體積比為1：8～1：12；紡絲距離10～20cm；直流電壓6～10KV；紡絲時間為4～8小時；

步驟(4).將電紡沉積復合材料后的基片，在含有空氣的石英管中直接加熱退火，升溫速度為5～10℃每分鐘，保溫溫度為500～700℃，保溫時間為1～2小時，最后自然降至室溫，即得到生長有ZnO納米材料層的基片，然后將該基片放入烘干箱備用。

步驟(5).用濃度為0.067?mol/L的磷酸二氫鈉和濃度為0.067?mol/L的磷酸氫二鈉配制成PH值為6.8～7.2的磷酸鹽緩沖溶液，然后在該磷酸鹽緩沖溶液中加入生物酶，室溫攪拌配制成5.0?～15mg?ml^-1的酶溶液，將5～15ml酶溶液滴到ZnO納米材料層上，等晾干后，將5～15ml?濃度為0.5?wt%的殼聚糖溶液滴加到ZnO納米材料層上，然后放入溫度為4℃的冰箱過夜干燥，最后將干燥的基片中間段用絕緣包裹層包裹；

所述的絕緣包裹層材料為WAX或者PMMA。

本發明有益效果如下：

本發明中ZnO一維納米纖維具有廣泛分布的微孔，相對于其它方法制備的ZnO一維納米材料具有更大的比表面，能為酶分子固定提供更大的表面和更好的保持起活性的微環境。本發明制備的ZnO/酶生物傳感器對所測物質表現出很高的靈敏度，很快的反應速度，較低的探測限度和較寬的線性范圍，并且實現了ZnO/酶生物傳感器的快速、低成本、無污染、大批量生產。

總之，本發明制備工藝簡單、無污染，原材料豐富、廉價，特別適合制備大批量低成本的ZnO/酶生物傳感器。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；