[發明專利]一種基于鋅基金屬有機骨架材料和納米金復合材料的電化學酶傳感器的制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810807252.3
• 申請日: 2018-07-21
• 公開（公告）號: CN108918623A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 孫偉;劉娟;殷春曉;翁文舉;羅貴鈴;牛燕燕;李光九
• 申請（專利權）人: 海南師范大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 暫無信息
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本發明涉及一種基于鋅基金屬有機骨架材料(ZIF?8)和納米金(Au)復合材料的電化學酶傳感器的制備方法和應用。用離子液體修飾碳糊電極(CILE)為基底電極，先將鋅基金屬有機骨架材料(ZIF?8)滴涂在基底電極表面，然后電沉積納米金到ZIF?8修飾電極表面，最后將Hb和Nafion依次滴涂到上述修飾電極表面，從而制得修飾電極(Nafion/Hb/Au/ZIF?8/CILE)。探究了pH和掃描速度對電化學行為的影響，所制備的電化學酶傳感器對KBrO₃和NaNO₂表現出良好的電催化效果，線性范圍分別為0.5~10.0 mmol/L和0.1~0.8 mmol/L，檢測限為0.83 mmol/L和0.03 mmol/L。

技術領域

本發明屬于納米復合材料的制備和電化學傳感分析技術領域。

具體涉及一種基于鋅基金屬有機骨架和納米金復合材料的電化學酶傳感器的制備方法。

背景技術

金屬有機骨架材料(MOFs)也稱為多孔配位聚合物，是一種新型的多孔材料。MOFs是由金屬中心和有機配體通過自組裝生成的具有拓撲結構的結晶材料，具有較高的比表面積、孔徑可調、可功能化修飾、具有不飽和金屬配位、結構多樣性等特性，在分離、氣體吸附、藥物輸送、催化、光學、電學等領域得到應用。已報道的MOFs有拉瓦錫骨架材料(MILs)、網狀-金屬有機骨架材料(IRMOFs)、類沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)、孔-通道式骨架材料(PCNs)等系列，新型MOFs材料已經引起國內外研究者的興趣。ZIFs是由金屬離子Zn²⁺或Co²⁺與咪唑基配體或其衍生物形成的具有空間網狀結構的一種拓撲結構，此結構與沸石分子篩和MOFs的拓撲結構十分相似，金屬離子與配體的鍵角與沸石分子篩中鍵角十分相似，均約145°。ZIF-8作為金屬有機骨架材料ZIFs系列中的典型代表，是由金屬離子Zn²⁺和咪唑基配體構成的一種具有拓撲結構的多孔材料，相對于傳統的無機材料而言具有獨特的性質，如超高的比表面積，穩定的水熱性，可調控的孔徑結構。目前已有多種金屬（如Cu、Ru、Pd、Au、Ag、Pt等）材料可負載于不同的MOFs中，并可作為多種重要反應的催化劑。

納米技術的發展為生物傳感器的研究注入了新的活力。納米材料具有比表面積大、吸附能力強、導電性高、生物相容性好等優異的特性，納米材料的加入能夠極大地提高電化學生物傳感器的穩定性、靈敏度及工作效率等，已經成為電分析化學和生物傳感器領域的研究熱點。構建傳感器中常用的金屬納米材料有納米金、納米鈀、納米鉑和納米銀等，其中納米金具有較高的導電性、表面能、較大的比表面積和良好的生物相容性好，能夠為生物分子（如酶、蛋白質和DNA等）提供一個良好的固定化平臺，并且有獨特的光學和電學性質、良好的生物相容性、較好的穩定性等特點，可用于分子標記和檢測信號放大等方面，可以極大改善生物傳感器的檢測速度、靈敏度及穩定性。

血紅蛋白（Hb）是一種氧化還原型蛋白質，是紅細胞的主要組成部分，其主要生物功能是儲存和運輸氧氣。在人體內能與氧結合，運輸氧和二氧化碳，其含量能很好地反映貧血程度。Hb是由肽鏈、珠蛋白和血紅素組成的，其肽鏈環繞成一個近似于球形的三維結構，內部的孔洞包埋著血紅素，相對分子質量約為64500。每個血紅素又由4個吡咯環組成，環中間存在著Fe^2+/3+，也就是電化學活性中心，所以Hb經常被選來當作蛋白質直接電化學和電化學傳感器的模型分子。

溴酸鹽(BrO₃^?)是一種遺傳毒性致癌物質，它是礦泉水及山泉水等多種天然水源在經過臭氧消毒后所生成的副產物。溴酸鹽還具有氧化特性可作為食品添加劑，用于面粉的成熟、魚醬和發酵飲料的生產。研究表明，過量使用溴酸鹽可導致大鼠腎細胞腫瘤和甲狀腺濾泡細胞腫瘤。

NaNO₂外觀和食鹽相似，在制肉中常用作防腐劑，但含量過多卻是一種劇毒品。目前食品工業中檢測亞硝酸鹽的方法包括光度法、示波極譜法、熒光分析法、色譜法、毛細管電泳法等方法。這些檢測方法測定結果精確度高，但同時有檢測時間較長、過程煩瑣、成本高等缺點。