[發(fā)明專利]柔性富氧生物酶電極及基于其的柔性生物酶傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911337625.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN110988080B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 封心建;程情青
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 殷海霞

本發(fā)明涉及一種柔性富氧生物酶電極，該柔性富氧生物酶電極形成于柔性疏水基底表面，所述柔性富氧生物酶電極包括位于所述柔性疏水基底表面的導(dǎo)電層、與所述導(dǎo)電層連接的催化劑層和與所述催化劑層連接的生物酶層，所述柔性疏水基底的表面具有若干用于氧氣的富集和傳輸?shù)拈g隙，所述催化劑層用于催化過氧化氫的還原，所述生物酶層用于與待測物質(zhì)反應(yīng)生成過氧化氫。本發(fā)明的柔性富氧生物酶電極以空氣作為直接的電子媒介，并且在還原條件下檢測，有效避免生物內(nèi)源性和外源性的干擾物質(zhì)，有助于更準確的檢測待測物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性富氧生物酶電極及基于其的柔性生物酶傳感器。

背景技術(shù)

生物酶電極是將一種或一種以上的生物酶涂布在通常的離子選擇性電極的敏感膜上，通過酶的催化作用，試液中待測物向酶膜擴散，并與酶層接觸發(fā)生酶催化反應(yīng)，引起待測物質(zhì)活度發(fā)生變化，被電極響應(yīng)；或使待測物產(chǎn)生能被該電極響應(yīng)的離子，間接測定該物質(zhì)。一些有機物在酶的催化下與氧反應(yīng)，放出H₂O₂溶解到內(nèi)電解液中，由有關(guān)的離子選擇電極測出其濃度的變化，從而測定該有機物。如在電化學(xué)葡萄糖生物傳感器中，葡萄糖氧化酶作為主要的識別原件，起到對葡萄糖的特定識別。其過程為，在O₂的存在下葡萄糖氧化酶可以選擇性的催化葡萄糖生成葡萄糖酸和過氧化氫。然而在實際的應(yīng)用中，受限于溶液中O₂濃度，導(dǎo)致檢測線性較低，檢測過程中由于背景電流的不穩(wěn)定，檢測結(jié)果無法達到臨床要求。

CN 108872344 A一種富氧納米生物酶電極、傳感器裝置及其制備方法和應(yīng)用，該富氧納米生物酶電極在電極基體上修飾有富氧功能的空心結(jié)構(gòu)納米材料、過氧化氫的催化劑顆粒和與待測物對應(yīng)的氧化酶，其中，空心結(jié)構(gòu)體內(nèi)部具有一個或多個空氣或富氧腔體。CN 108896634 A公開了一種富氧抗干擾的葡萄糖電化學(xué)檢測方法，該方法采用富氧電化學(xué)檢測裝置檢測，其中三相富氧電極的第一表面與空氣或氧氣接觸，第二表面與電解液接觸，以提高氧氣濃度。CN 107632050 A公開了一種富氧抗干擾的葡萄糖電化學(xué)檢測方法，其原理與CN 108896634 A中的近似。CN 104698042 A公開了一種超疏水固液氣三相共存的生物酶傳感器及其制備方法，其通過在超疏水材料表面形成固氣液三相共存的狀態(tài)以提供充足氧氣以供應(yīng)酶促反應(yīng)。然而，在傳統(tǒng)的兩相傳感器上，氧氣的來源于溶液中的溶解氧，但是由于溶液中的氧氣有限并且隨著反應(yīng)的進行，氧氣的含量會逐漸減少，由氧氣波動會影響背景電流的大小從而影響酶動力學(xué)以及酶檢測的準確性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種柔性富氧生物酶電極及基于其的柔性生物酶傳感器，本發(fā)明的柔性富氧生物酶電極可有效避免生物內(nèi)源性和外源性的干擾物質(zhì)，提高了電化學(xué)法檢測待檢測物的檢測靈敏度和準確度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種柔性富氧生物酶電極，其形成于柔性疏水基底表面，柔性富氧生物酶電極包括位于柔性疏水基底表面的導(dǎo)電層、與導(dǎo)電層連接的催化劑層和與催化劑層連接的生物酶層，柔性疏水基底的表面具有若干用于氧氣的富集和傳輸?shù)拈g隙，催化劑層用于催化過氧化氫的還原，生物酶層用于與待測物質(zhì)反應(yīng)生成過氧化氫。

進一步地，柔性疏水基底為疏水非導(dǎo)電性材料。疏水非導(dǎo)電性材料優(yōu)選為聚合物，聚合物優(yōu)選為PDMS、PE、PU等，更優(yōu)選為PDMS，其生物相容性好、柔性好。

進一步地，柔性疏水基底與水的接觸角為150度以上。

進一步地，間隙由若干一維微米結(jié)構(gòu)、二維微米結(jié)構(gòu)或三維微米結(jié)構(gòu)形成。其中，“一維微米結(jié)構(gòu)”優(yōu)選為線型結(jié)構(gòu)，二維微米結(jié)構(gòu)優(yōu)選為片狀結(jié)構(gòu)，“三維微米結(jié)構(gòu)”即立體結(jié)構(gòu)。