[發明專利]一種新型基于MOFs復合材料的電化學酶傳感器的制備與應用

在審

• 申請號: 201811016747.0
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109406599A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 孫偉;羅貴鈴;米思;牛燕燕;李曉燕;謝慧
• 申請（專利權）人: 海南師范大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/30;G01N27/36;G01N27/48
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本發明提供了HKUST?1(Cu?MOFs)在制備蛋白質傳感器用電極中的應用。分別稱取不同比例的HKUST?1和N?摻雜石墨烯(N?GR)，加入10 mL超純水，超聲分散，得到HKUST?1 N?GR懸浮液；移取6μL HKUST?1 N?GR懸浮液滴涂于CILE，靜置晾干，得到HKUST?1 NGR/CILE；移取8μL 15mg/mL Mb溶液滴涂在電極上，靜置晾干，得到Mb/HKUST?1 NGR/CILE；移取6μL Nafion乙醇溶液以同樣方法滴加在電極上，使Mb/HKUST?1 NGR/CILE更穩定，靜置晾干制得Nafion/Mb/HKUST?1 NGR/CILE工作電極。該電極在檢測樣品中三氯乙酸濃度中的應用，其特征在于，其濃度在5~460mmol/L范圍內，峰電流與濃度呈現良好線性關系，檢測限為1.67mmol/L（3σ）；用同樣的方法檢測亞硝酸鹽的濃度，計算檢測限。

技術領域

本發明涉及新材料及電化學生物傳感器技術領域，具體涉及一種基于金屬有機骨架材料(MOFs)復合材料在制備蛋白質電化學酶傳感器用電極中的應用。

背景技術

電化學酶傳感器是由生物酶膜與各種電極如離子選擇電極、氣敏電極、氧化還原電極等組合而成，或者將酶膜直接固定在基體電極上制成的生物傳感器。電化學酶傳感器由于具備高靈敏度和選擇性、快速響應、低成本等良好的性能，成為一類檢測分析的工具，其應用包括臨床、制藥、食品、環境和軍事等不同領域。

金屬-有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是由金屬離子或金屬氧化物與有機配體結合形成的具有高比表面積和高度有序孔道結構的無機-有機雜化多孔材料。銅金屬-有機骨架材料(CuMOF)是一種以銅離子為連接點構筑的一種MOFs材料，本發明選用的是CuBTC，它是Cu²⁺與均苯三甲酸(H₃BTC)配體形成的一種MOFs材料。其具有八面體結構，晶粒大小為2～20 μｍ，相比其他MOFs材料，CuBTC具有大的比表面積、骨架結構穩定、較高的孔隙率、具有功能化的不飽和位點等特點，在氣體吸附、分離、催化等方面有較多的應用。

化學摻雜是改進材料特性的一種有效的方法。近年來氮摻雜石墨烯(NGR)已廣泛應用于電化學研究，氮原子的存在可以使氮孤對電子與石墨烯(GR)的π軌道共扼，進而表現出優良的電子和機械性能。氮原子被引入到GR晶格后，可以改變GR的能帶結構，改變氮摻雜量還能調控其半導體特性，有效拓展GR在微電子等領域的應用。同時理論研究還表明，氮原子的摻雜還能改變GR的電負性，使氮原子周圍的碳原子帶有的正電荷增多，從而有利于氧的吸附與活化，可促進氧的還原。除此之外，氮摻雜還使GR具有更高的電化學穩定性及電催化活性，在比電容和儲氫性能方面都有極佳的表現。NGR因其優異的性能在鋰離子電池、超級電容器、燃料電池、場效應晶體管、傳感器等領域具有廣泛的應用前景。

肌紅蛋白(Mb, Myoglobin)由一條153個氨基酸組成的肽鏈(珠蛋白)和一個血紅素(Heme)輔基組成，其生理功能為氧氣的儲存和運輸，其本身并不具有催化功能。Mb是第一個被X射線技術闡明三維結構的蛋白質，與其他血紅素蛋白相比，Mb具有表達量高、穩定性優異、易于純化等優點，常被研究者們作為模型蛋白來闡明其它血紅素蛋白結構與功能的關系，并作為優異的框架材料開發具有新穎功能的蛋白質。

三氯乙酸(TCA)是四氯化碳新陳代謝的副產物。它的應用非常廣泛，農業方面可用其制備芽前除草劑，醫療美容方面可做去皺劑、紋身劑，日常生活中也被用作飲用水的消毒劑，因此建立一種靈敏的測定TCA的方法是很有必要的。

亞硝酸鹽是一類無機化合物的總稱，存在于自然界中，如蔬菜和水中，是廣泛存在的化學物質，也是水質污染的重要指標；在肉品加工制品中，它扮演著保色劑與防腐劑的角色。亞硝酸鹽現已被公認為日常生活飲水中的一項主要污染物指標，該指標一定程度上反映了水中受到含氮類有機物污染的程度。對亞硝酸鹽的定量和定性分析是目前很多科學工作者正在努力的方向。