[發明專利]一種生物傳感器用復合材料的制備方法與用途

有效

• 申請號: 201911119603.2
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110823969B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 毛春雨;劉玥
• 申請（專利權）人: 蘇州京高數字科技有限公司
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/416;G01N27/48
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明屬于生物傳感器技術領域，更具體的涉及一種生物傳感器用復合材料及其制備方法與用途。本發明以鋅鹽和銅鹽為原料，加入二乙烯三胺為形貌調節劑，采用水熱?氨化法制備出高比表面積的三維球狀Zn/Cu雙金屬納米氮化物；以其為載體對石墨烯量子點進行負載制備出Zn/Cu?GQD復合納米材料，用于修飾電極構建過氧化氫無酶檢測的電化學生物傳感器。相比于單純的石墨烯量子點修飾的ITO導電電極，對過氧化氫表現出更高的催化活性。

技術領域

本發明屬于生物傳感器技術領域，更具體的涉及一種生物傳感器用復合材料及其制備方法與用途。

背景技術

生物傳感器是一種利用生物因子或生物學原理來檢測或計量化合物的儀器，具有高度自動化、集成化、微型化的特點。生物傳感器分為酶生物傳感器和無酶生物傳感器，酶生物傳感器具有高度的專一性和選擇性，但由于生物酶的活性易受溫度、pH等外界環境的影響，難以有效地固定到電極表面等問題。

納米材料具有包括類過氧化物酶、類超氧化物歧化酶、類核糖核酸酶、類氧化酶等在內的類酶活性，可作為分子識別原件的生物傳感器，能夠有效避免因生物物質活性的下降而帶來的信號衰減問題，另一方面能夠有效的避免外界環境因素帶來的影響。為了提高傳感器的靈敏度和選擇性，大多采用化學修飾的方法對生物傳感器所用的納米材料進行改性。文獻1(Measurement，2015,62：88-96)采用交替沉積自主裝的方法對玻璃電極進行表面修飾，首先制備出金納米顆粒的溶液，然后涂布于玻璃電極上干燥得金納米顆粒修飾的電極，最后浸漬于2-(2,3-二羥基苯基)苯并噻唑中與金納米顆粒進行分子自組裝形成最終電極；雖然該文獻中可以實現同步測量異丙腎上腺素和尿酸，但是該復合材料中使用了貴金屬金。CN 103102491 B中公開了一種殼聚糖6-OH固載環糊精衍生物，并用在H₂O₂檢測電化學傳感器膜材料，但是材料的制備方法過于復雜，容易導致由于材料制備過程中產生的差異會傳遞至多批次檢測過程中，實際應用性差。

石墨烯量子點作為新興納米材料，本身對過氧化氫具有電催化性能，可用于構建過氧化氫無酶檢測的電化學生物傳感器。雖然石墨烯量子點對過氧化氫具有電催化性能，但其活性較差，往往采用貴金屬金納米粒子提高復合粒子的催化性能，如文獻2(分析測試學報，2016,35(11):1416-1421)中采用過氧化氫刻蝕法制備石墨烯量子點(GQDs)，再采用原位化學還原法制備金納米粒子-石墨烯量子點納米復合物(AuNPs-GQDs)，最后以聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)為交聯劑將上述納米復合物組裝于多壁碳納米管表面，制得金納米粒子-石墨烯量子點-PDDA-多壁碳納米管復合材料(AuNPs-GQDs-PDDA-MWCNTs)。所以，目前石墨烯量子點通常與貴金屬金納米粒子復合使用用于構建過氧化氫無酶檢測的電化學生物傳感器。

非貴金屬或過渡金屬的氮化物具有優良的導電性、好的化學穩定性、耐腐蝕和類鉑的催化性能等優異的特性，存在替代貴金屬納米粒子的可能；但是由于氮化物載體多為微米級比表面積小、且即使能制備出納米級也存在納米粒子團聚的固有缺陷。

所以，如何選取氮化物種類并制備出尺寸、形貌、性質適宜可替代貴金屬納米粒子，然后與石墨烯量子點組成復合材料作為電極的改性劑，進一步用來構建過氧化氫無酶檢測的電化學生物傳感器具有一定的經濟意義。

發明內容

本發明提出了一種生物傳感器用復合材料，本發明采用水熱-氨化法制備出高比表面積的三維球狀Zn/Cu雙金屬納米氮化物，以其為載體對石墨烯量子點進行負載制備出Zn/Cu-GQD復合納米材料，用于修飾電極，構建過氧化氫無酶檢測的電化學生物傳感器。本發明制備的三維球狀Zn/Cu雙金屬氮化物材料可與石墨烯量子點復合對ITO電極起到修飾作用，相比于單純的石墨烯量子點修飾的ITO導電電極，對過氧化氫表現出更高的催化活性。

根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種高比表面積的三維球狀Zn/Cu雙金屬納米氮化物的制備方法，包括如下步驟：