[發明專利]基于仿生酶離子選擇膜的電流型亞硝酸鹽傳感器及制備

有效

• 申請號: 202210581075.8
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN115015354B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 王晗;王雪琪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333;G01N27/416
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 哈達

本發明涉及一種基于仿生酶離子選擇膜的電流型亞硝酸鹽傳感器、制備方法和應用。該傳感器包括工作電極、多孔導電骨架、化學修飾的導電粒子以及；其中多孔導電骨架與仿生酶離子選擇膜通過化學修飾的導電粒子進行共價結合，仿生酶離子選擇膜的材料包括對亞硝酸根具有螯合作用的維生素、蛋白質、金屬氧化物以及高分子聚合物等。使用該傳感器對樣品中的亞硝酸鹽含量進行檢測時，能夠特異性識別和螯合亞硝酸根，對其他干擾物質不敏感，實現亞硝酸根的特異性檢測。同時，仿生酶離子選擇膜螯合亞硝酸根之后能夠快速催化氧化還原反應的發生，通過多孔導電骨架促進電子轉移，實現電流型亞硝酸根的靈敏快速檢測。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其是涉及一種基于仿生酶離子選擇膜的電流型亞硝酸鹽傳感器、制備方法和應用。

背景技術

硝酸鹽、亞硝酸鹽作為自然界中普遍存在的含氮化合物，廣泛存在于水、大氣、土壤、植物等物質中。其中，亞硝酸鹽對機體的作用包括有益調控和有害調控兩個方面。持續過量的亞硝酸鹽易造成上消化道癌癥、乳酸中毒、自然流產等嚴重疾病；而適宜濃度的亞硝酸鹽則能夠有效預防和治療脂肪肝并調控心血管功能。因此，開發亞硝酸鹽含量的檢測設備具有重大意義。

對于亞硝酸鹽含量的檢測，傳統的檢測方法主要有高效液相色譜法、依賴偶氮化合物顯色的化學發光法以及依賴熒光探針的催化發光法等。這些方法雖然能夠對亞硝酸鹽的含量進行較為靈敏的檢測，但是，這些方法往往需要使用較為復雜的儀器設備，并且樣品前處理復雜、檢測時間長，往往只能在醫院實驗室進行集中檢測，在居家自檢等方面難以普及。隨后，基于電化學傳感器的檢測方法應運而生，該檢測方法大大簡化了亞硝酸鹽含量的檢測流程，提高了亞硝酸鹽含量的檢測效率，促進了亞硝酸鹽含量的便攜式檢測。然而，傳統的基于電化學傳感器的檢測方法難以兼顧高的靈敏度和特異性，這在一定程度上制約了電化學檢測亞硝酸鹽的傳感器的發展。

發明內容

基于此，有必要提供一種基于仿生酶離子選擇膜的電流型亞硝酸鹽傳感器、制備方法和應用。該傳感器能夠有效兼顧亞硝酸鹽含量檢測的靈敏度和特異性。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

一種基于仿生酶離子選擇膜的電流型亞硝酸鹽傳感器，包括工作電極、多孔導電骨架、化學修飾的導電粒子以及仿生酶離子選擇膜；所述多孔導電骨架位于所述工作電極的表面，所述多孔導電骨架與所述仿生酶離子選擇膜通過所述化學修飾的導電粒子進行共價結合；所述仿生酶離子選擇膜的材料包括對亞硝酸根具有螯合作用的維生素、蛋白質、金屬氧化物以及聚合物中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述仿生酶離子選擇膜的材料包括含鈷離子的維生素、氧化物、聚合物和亞硝酸鹽轉運蛋白中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述仿生酶離子選擇膜的材料包括含鈷離子的鈷胺素、Co₃O₄、鈷(II)-雙水楊醛鄰苯二胺、鈷(Ⅱ)-四氨基酞菁以及亞硝酸鹽氧化酶中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述多孔導電骨架的材料包括多孔導電金屬和多孔導電非金屬中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述多孔導電金屬包括泡沫金、泡沫鎳以及泡沫鈦中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述多孔導電非金屬包括泡沫碳、導電聚合物、導電介質摻雜的絕緣材料中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述導電介質包括石墨烯、碳納米管以及納米金屬粒子中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述絕緣材料包括蛋白質、絕緣聚合物以及陶瓷中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述化學修飾的導電粒子包括氨基修飾的導電粒子、羧基修飾的導電粒子以及巰基修飾的導電粒子中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述導電粒子包括碳納米管、納米金屬粒子以及導電聚合物中的至少一種。