[發明專利]金納米粒子/氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料、傳感電極及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110784449.1
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113340959A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張友雄;吳清平;古其會;張菊梅;孫銘;韋獻虎;丁郁;薛亮;陳謀通;王涓;龐銳;楊小娟;雷濤;張淑紅
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院微生物研究所（廣東省微生物分析檢測中心）
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/327
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星;朱聰聰

本發明公開了一種金納米粒子/氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料、傳感電極及其制備方法和應用。a.將檸檬酸和尿素溶于水中反應，反應結束后冷卻至室溫，透析除去未反應的化學物質，冷凍干燥即得氮摻雜石墨烯量子點，取所述氮摻雜石墨烯量子點溶于水中得到氮摻雜石墨烯量子點溶液；b.將氮摻雜石墨烯量子點溶液加熱回流，滴加HAuCl₄溶液反應，反應結束后冷卻至室溫，離心即得金納米粒子/氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料。將該納米復合材料修飾在電極載體表面得傳感電極，具有良好的穩定性和生物相容性，對H₂O₂的檢測具有較高的靈敏度、較寬的線性范圍；進一步將葡萄糖氧化酶修飾在傳感電極表面得生物傳感電極，對葡糖糖的檢測具有優異的選擇性和靈敏度。

技術領域：

本發明屬于電化學分析檢測技術領域，具體涉及一種金納米粒子/氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料金納米粒子氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料、傳感電極及其制備方法和應用。

背景技術：

由于其強氧化性和還原性，過氧化氫(H₂O₂)被廣泛用作漂白劑、殺菌劑和防腐劑應用于化學工業、食品加工業和制藥領域。此外，H₂O₂作為主要的活性氧之一，在生物系統中也起著至關重要的作用。然而，過量的H₂O₂會干擾DNA遺傳分子的合成并導致神經精神障礙。在上述生理和化學條件下監測H₂O₂對預防人體組織損傷具有重要意義。

葡萄糖是人體的重要組成部分，為細胞活動和新陳代謝提供能量。血液中葡萄糖水平過高會導致糖尿病，可引起多種并發癥，嚴重威脅人體健康。H₂O₂是葡萄糖氧化過程的副產品，密切監測H₂O₂和葡萄糖的濃度水平具有重要意義。

受生物催化的啟發，具有酶模擬活性的納米酶被廣泛用于構建各種生物傳感檢測技術，以滿足不斷增長的H₂O₂測定和葡萄糖監測需求。其中，電化學生物傳感檢測技術結構簡單，操作簡便，成本低廉，快速實時，易于小型化，并具有高靈敏度和特異性。目前已報道的多種納米材料基酶模擬物的電化學傳感檢測技術由于活性材料的低導電性，導致對分析物的電催化作用需要相對較高的電位。在高電位下，一些共存于生物體液中的電活性物質也可以同時被氧化或還原，從而導致傳感檢測技術抗干擾能力差、假陽性高等問題。針對該研究現狀，研究開發同時具有高催化活性和增強電極電導率、促進電子轉移能力的納米酶，構建抗干擾能力強、信號放大型電化學生物傳感器，對于H₂O₂和葡萄糖的監測具有重要意義。

發明內容：

為了解決上述技術問題，本發明提供了金納米粒子/氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料、傳感電極及其制備方法和應用。本發明以氮摻雜石墨烯量子點作為還原劑和成核劑，利用水熱法制備得到金納米粒子/氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料，該納米復合材料具有高過氧化物酶樣活性，良好的導電性；基于該納米復合材料的傳感電極具有良好的穩定性和生物相容性，作為H₂O₂電化學傳感器的工作電極，具有良好的穩定性和生物相容性，高靈敏度和低檢測限；進一步將葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,GOx)修飾在基于納米復合材料的傳感電極表面制備得到生物傳感電極，作為葡萄糖生物傳感器的工作電極，具有優異的選擇性和靈敏度。

本發明的第一個目的是提供金納米粒子/氮摻雜石墨烯量子點納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a.將檸檬酸和尿素溶于水中，于120℃～200℃下反應，反應結束后冷卻至室溫，透析除去未反應的化學物質，冷凍干燥即得氮摻雜石墨烯量子點，取所述氮摻雜石墨烯量子點溶于水中得到氮摻雜石墨烯量子點溶液；