一種工作電極及其製備方法、生物傳感器的製造方法

2023-07-01 09:53:51 2

一種工作電極及其製備方法、生物傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及電化學【技術領域】，特別涉及一種工作電極及其製備方法、生物傳感器。該工作電極的原料為活性炭，經成型、氧化、修飾納米金屬、矽烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得；工作電極的直徑為0.5～10mm，長度為1～10cm，碘吸附值為700～2500mg/g，比表面積為700～3500m2/g，灰分≤4％。本發明提供的工作電極對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g，而且該工作電極的靈敏度高、抗幹擾能力強。本發明提供的生物傳感器中的工作電極可拆卸，更換簡單，生物傳感器易於操作，可連續測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉子的設置可進一步提高檢測靈敏度。
【專利說明】一種工作電極及其製備方法、生物傳感器

【技術領域】
[0001]本發明涉及電化學【技術領域】，特別涉及一種工作電極及其製備方法、生物傳感器。

【背景技術】
[0002]由於生活水平的提高、飲食結構的改變、日趨緊張的生活節奏以及少動多坐的生活方式等諸多因素，全球糖尿病發病率增長迅速，糖尿病已經成為繼腫瘤、心血管病變之後第三大嚴重威脅人類健康的慢性疾病。目前全球糖尿病患者已超過1.2億人，中國患者人群居世界第二，中國的糖尿病發病率高達9.6 %，未來50年內糖尿病仍將是中國一個嚴重的公共衛生問題。
[0003]糖尿病會引發嚴重的併發症，如糖尿病酮症酸中毒昏迷、糖尿病高滲昏迷、糖尿病眼病、糖尿病腎病等等，嚴重影響糖尿病患者的生活質量。目前的研究證明，嚴格控制血糖可以使糖尿病患者死亡的危險下降，減少或延緩糖尿病併發症的發生。可見，糖尿病治療的關鍵在於嚴格控制血糖。嚴格控制血糖需要糖尿病患者將血糖控制到正常或接近正常的水平，即空腹血糖水平為6.lmmol/L，餐後2小時血糖水平為7.8mmol/L。因此，快速、準確檢測血液中葡萄糖的濃度對於監測糖尿病具有重要意義。
[0004]目前，葡萄糖生物傳感器成為葡萄糖檢測的重要工具，它良好的選擇性和靈敏性引起了人們的極大關注。葡萄糖生物傳感器檢測葡萄糖的原理為:葡萄糖生物傳感器通過電極上的葡萄糖氧化酶與反應池溶液中的葡萄糖發生氧化還原反應，葡萄糖被氧化，葡萄糖氧化酶被還原，通過電子傳遞媒介將還原態的葡萄糖氧化酶恢復原態，持續發生氧化還原反應。葡萄糖生物傳感器是利用電化學反應，形成電子流，檢測終端收集該電流電壓信號，利用電流或電壓信號與葡萄糖濃度的線性關係，實現溶液中葡萄糖濃度的檢測。
[0005]然而，葡萄糖生物傳感器中的工作電極為玻碳電極，其不能直接進行物理方法或者化學方法固載酶，只能通過在玻碳電極表面進行其他處理，例如化學交聯或者溶膠凝膠使得玻碳電極表面固載少量酶。由於玻碳電極的固載酶量低，使得其靈敏度未能達到理想水平。因此，提供一種酶固載量高、分析靈敏度高的工作電極具有重要的現實意義。


【發明內容】

[0006]有鑑於此，本發明提供了一種工作電極及其製備方法、生物傳感器。該工作電極對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g，而且該工作電極的靈敏度高、抗幹擾能力強；本發明提供的生物傳感器中的工作電極可拆卸，更換簡單，工作電極可重複利用，延長了生物傳感器的使用壽命；生物傳感器易於操作，可連續測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉子的設置可進一步提高檢測靈敏度。
[0007]為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案:
[0008]本發明提供了一種工作電極，其原料為活性炭，經成型、氧化、修飾納米金屬、矽烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得；
[0009]工作電極的直徑為0.5?1mm,長度為I?1cm,碘吸附值為700?2500mg/g,比表面積為700?3500m2/g,灰分< 4%。
[0010]本發明將活性炭成型、修飾納米金屬、固載生物酶，製得工作電極，該工作電極由於自身的孔道結構和吸附力便於納米材料的修飾和酶的固載。試驗結果顯示修飾的納米金屬顆粒有序且顆粒平整均勻，有利於提高電極的導電性和靈敏度，而且納米粒子之間的空隙也有利於酶固載量的提高，通過共價固載使酶不易脫落，可提高酶性能，使酶促反應更加充分，同時延長了酶的使用壽命。
[0011]本發明對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g ;而且該工作電極的靈敏度高、抗幹擾能力強。
[0012]作為優選，碘吸附值為700?850mg/g。
[0013]作為優選，比表面積為950?1100m2/g。
[0014]在本發明提供的一些實施例中，工作電極為圓柱形。但本發明中工作電極的形狀並不局限於此，本領域技術人員認為可行的形狀均在本發明的保護範圍之內，本發明在此不做限定。
[0015]在本發明提供的一些實施例中，活性炭為煤質活性炭或椰殼活性炭。
[0016]在本發明提供的一些實施例中，納米金屬為納米金、納米銀、納米銅或納米鉬。
[0017]在本發明提供的一些實施例中，生物酶為葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、木瓜蛋白酶、α -澱粉酶或脲酶。
[0018]本發明還提供了該工作電極的製備方法，包括如下步驟:
[0019]步驟A:取活性炭，經成型，獲得成型活性炭；
[0020]步驟B:取成型活性炭，經氧化、修飾納米金屬、矽烷化、接枝戊二醛、固載生物酶，即得。
[0021]作為優選，工作電極的直徑0.5?1mm,長度I?1cm,碘吸附值700?2500mg/g，比表面積700?3500m2/g,灰分< 4% ?
[0022]優選地，碘吸附值為700?850mg/g。
[0023]優選地，比表面積為950?1100m2/g。
[0024]在本發明提供的一些實施例中，修飾納米金屬具體為:
[0025]以氧化後的活性炭為工作電極，設置對電極和參比電極，採用循環伏安法電沉積納米鈷；將沉積納米鈷後的活性炭浸入納米金屬溶液中修飾；
[0026]重複上述操作I?20次。
[0027]作為優選，電沉積納米鈷採用的試劑為0.01?lmol/L Na2SO4和5?50mmol/L醋酸鈷的混合溶液。
[0028]優選地，電沉積納米鈷採用的試劑為0.01?0.lmol/L Na2SO4和5?10mmol/L醋酸鈷的混合溶液。
[0029]作為優選,循環伏安法的參數設置為:掃速為I?100mv/s,掃描範圍:-0.9?
0.5V，掃描圈數:1?400。
[0030]優選地，循環伏安法的參數設置為:掃速為10?50mv/s，掃描範圍:_0.9?0.5V,掃描圈數:20?100。
[0031]在本發明提供的一些實施例中，納米金屬溶液為四氯金酸溶液、硝酸銀、氯化銅、氯鉬酸或硫氰化鐵。
[0032]作為優選，納米金屬溶液的濃度為0.1?50mmol/L。
[0033]作為優選，修飾的時間為5?40min。
[0034]在本發明提供的一些實施例中，活性炭為煤質活性炭或椰殼活性炭。
[0035]在本發明提供的一些實施例中，納米金屬為納米金、納米銀、納米銅或納米鉬。
[0036]在本發明提供的一些實施例中，生物酶為葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、木瓜蛋白酶、α -澱粉酶或脲酶。
[0037]本發明還提供了該工作電極在製備生物傳感器中的應用。
[0038]本發明還提供了一種生物傳感器，該生物傳感器包括本發明提供的工作電極1、對電極2、參比電極3、磁力攪拌轉子4、外殼5、信號處理器6、玻璃池7、液體出口開關8、液體出口 9、液體入口 10、電極固定體11、反應池12、螺絲13，具體連接關係為:
[0039]工作電極1、對電極2和參比電極3固定於電極固定體11內，工作電極I通過螺絲13固定於電極固定體11 ;磁力攪拌轉子4固定於玻璃池7,電極固定體11與玻璃池7構成反應池12 ；
[0040]玻璃池7有液體入口 10和液體出口 9，液體出口 9設置有液體出口開關8 ;液體入口 10與待測液輸入裝置連接，液體出口 9與廢液瓶連接；
[0041]電極固定體11鑲嵌於外殼5上並通過導線連接信號處理器6。
[0042]本發明提供的生物傳感器以本發明製得的經納米金屬修飾、固載生物酶的活性炭電極為工作電極，該工作電極的生物酶固載量可達52.5mg/g，靈敏度高，抗幹擾能力強；該工作電極可拆卸，更換簡單，工作電極可重複利用，延長了生物傳感器的使用壽命。生物傳感器易於操作，可連續測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉子的設置可進一步提聞檢測靈敏度。
[0043]作為優選，對電極2由導電材料製成。
[0044]在本發明提供的一些實施例中，對電極2由鉬、金、銀或石墨製成。
[0045]作為優選，參比電極3為飽和甘汞電極，內充液體為飽和氯化鉀。
[0046]作為優選，電極固定體11由聚四氟乙烯材料製成。
[0047]本發明提供的傳感器在測量樣品前應清洗玻璃池7 ;待測液注入後，啟動磁力攪拌轉子4 ;電極插入待測液中通過導線與信號處理器6連接記錄電流和電壓，根據響應電流與葡萄糖濃度的線性關係，在顯示窗口顯示待測液的葡萄糖濃度。
[0048]本發明提供了一種工作電極及生物傳感器。該工作電極的原料為活性炭，經成型、氧化、修飾納米金屬、矽烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得；工作電極的直徑為0.5?1mm,長度為I?1cm,碘吸附值為700?2500mg/g,比表面積為700?3500m2/g,灰分<4%。本發明提供的工作電極對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g,而且該工作電極的靈敏度高、抗幹擾能力強。
[0049]本發明提供的生物傳感器中的工作電極可拆卸，更換簡單，工作電極可重複利用，延長了生物傳感器的使用壽命；生物傳感器易於操作，可連續測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉子的設置可進一步提高檢測靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1示實施例1中納米鈷的SEM示意圖；
[0051]圖2示實施例1中納米金的SEM示意圖；
[0052]圖3示實施例1中葡萄糖氧化酶濃度和吸光度的標準曲線；
[0053]圖4示實施例1中工作電極固載葡萄糖氧化酶量的曲線圖；
[0054]圖5示實施例4中生物傳感器的具體連接關係；
[0055]圖6示實施例4中生物傳感器在不同葡萄糖濃度下的電流響應；
[0056]圖7示實施例4中生物傳感器對尿酸、抗壞血酸、葡萄糖的電流響應。

【具體實施方式】
[0057]本發明公開了一種工作電極及其製備方法、生物傳感器，本領域技術人員可以借鑑本文內容，適當改進工藝參數實現。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明。本發明的方法及應用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本
【發明內容】
、精神和範圍內對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發明技術。
[0058]本發明提供的工作電極及其製備方法、生物傳感器中所用原料、試劑或材料均可由市場購得。
[0059]下面結合實施例，進一步闡述本發明:
[0060]實施例1工作電極的製備
[0061]將活性炭(煤質活性炭)成型為圓柱狀，直徑3mm，長度2.2cm，碘吸附值800mg/g，比表面積1000m2/g，灰分彡4%。
[0062]稱取成型活性炭4g，用蒸餾水煮沸30min，過濾，重複上述操作三次，將其放入烘箱中110°C下乾燥12h。
[0063]取乾燥好的活性炭置於圓底燒瓶中，加入10mL,20% HNO3溶液，80°C下油浴攪拌回流反應3h。將經過濾得到的濾餅置於500mL燒杯中，加入40OmL蒸懼水煮15min、過濾，重複操作3次。將得到的活性炭放入乾燥箱中，100?120°C下乾燥12h，獲得氧化後的活性炭。
[0064]對上述製得的氧化後的活性炭修飾納米金屬，其具體操作為:以上述氧化後的活性炭為工作電極，Pt為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，在0.lmol/L Na2SO4和10mmol/L醋酸鈷的溶液中，採用循環伏安法電沉積納米鈷，循環伏安法的參數設置為:掃速為50mv/s，掃描範圍:-0.9?0.5V，掃描圈數:20 ;將處理好的活性炭浸入25mmol/L的四氯金酸溶液中20min。重複該操作3次，獲得修飾納米金屬的活性炭。電沉積納米鈷的SHM圖見圖1，修飾納米金的SEM圖見圖2。由圖2可以看出納米金顆粒有序且顆粒平整均勻，有利於提高電極的導電性和靈敏度，而且納米粒子之間的空隙也有利於酶固載量的提高，通過共價固載使酶不易脫落，可提高酶性能。
[0065]在氮氣保護下，將10mL經分子篩乾燥後的甲苯、Ig上述製得的修飾納米金屬的活性炭、2mL(3-氨丙基)三甲氧基矽烷(AMPTS)加入三口燒瓶中，在110°C下回流攪拌24h。加熱完成後過濾，並用無水乙醇衝洗，得到的表面矽烷化活性炭置於索氏提取器中充分提取24h，最後產物在80°C真空乾燥，獲得矽烷化活性炭。
[0066]取3g上述製得的矽烷化活性炭於150mL的燒瓶中，加入10mL乙醇作溶液，再加入5mL的50wt%戊二醛，80°C回流攪拌2h後，過濾，並用蒸餾水多次衝洗濾餅，所得活性炭置於80°C真空乾燥器中乾燥24h，獲得接枝戊二醛的活性炭。
[0067]稱取上述製得的接枝戊二醛的活性炭0.6g置於裝有10mL蒸餾水的錐形瓶中，並加入30mg葡萄糖氧化酶，冰浴攪拌24h，獲得工作電極。
[0068]對獲得的工作電極進行生物酶固載量的檢測，檢測方法如下:
[0069]1、葡萄糖氧化酶濃度和吸光度的標準曲線測定
[0070]取1、2、3、4、5、6號共6支試管，分別在試管中加入0、0.2,0.4,0.6,0.8,1.0mL0.lmg/mL的葡萄糖氧化酶溶液,然後，在上述試管中依次加入1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0mL
蒸餾水。最後，在每支試管中均加入5mL考馬斯亮藍染液，室溫下搖均。以I號試管為參比在595nm測各管內溶液的吸光度。繪製的標準曲線如圖3所示。
[0071]2、生物酶固載量的檢測
[0072]分別稱量Ig上述製得的接枝戊二醛的活性炭於錐形瓶中。再分別加入濃度為0.04、0.07、0.1、0.3、0.5mg/mL葡萄糖氧化酶溶液。冰浴24h,過濾,測濾液在595nm處的吸光度，根據繪製的標準曲線計算生物酶固載量，結果如圖4所示。
[0073]由圖4可以看出，實施例1製得的工作電極的生物酶固載量達52.5mg/g。
[0074]實施例2工作電極的製備
[0075]將活性炭(椰殼活性炭)成型為圓柱狀，直徑0.5mm,長度Icm,碘吸附值700mg/g,比表面積1100m2/g，灰分彡4%。
[0076]稱取成型活性炭4g，用蒸餾水煮沸30min，過濾，重複上述操作三次，將其放入烘箱中110°C下乾燥18h。
[0077]取乾燥好的活性炭置於圓底燒瓶中，加入10mL,20% HNO3溶液，80°C下油浴攪拌回流反應3h。將經過濾得到的濾餅置於500mL燒杯中，加入40OmL蒸懼水煮15min、過濾，重複操作3次。將得到的活性炭放入乾燥箱中，100?120°C下乾燥18h，獲得氧化後的活性炭。
[0078]對上述製得的氧化後的活性炭修飾納米金屬，其具體操作為:以上述氧化後的活性炭為工作電極，Pt為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，在0.0lmol/L Na2SO4和5mmol/L醋酸鈷的溶液中，採用循環伏安法電沉積納米鈷，循環伏安法的參數設置為:掃速為1mv/s，掃描範圍:-0.9?0.5V，掃描圈數:100 ;將處理好的活性炭浸入0.lmmol/L的硝酸銀溶液中40min。重複該操作I次，獲得修飾納米金屬的活性炭。
[0079]在氮氣保護下，將10mL經分子篩乾燥後的甲苯、Ig上述製得的修飾納米金屬的活性炭、2mL(3-氨丙基)三甲氧基矽烷(AMPTS)加入三口燒瓶中，在110°C下回流攪拌24h。加熱完成後過濾，並用無水乙醇衝洗，得到的表面矽烷化活性炭置於索氏提取器中充分提取24h，最後產物在80°C真空乾燥，獲得矽烷化活性炭。
[0080]取3g上述製得的矽烷化活性炭於150mL的燒瓶中，加入10mL乙醇作溶液，再加入5mL的50wt%戊二醛，80°C回流攪拌2h後，過濾，並用蒸餾水多次衝洗濾餅，所得活性炭置於80°C真空乾燥器中乾燥24h，獲得接枝戊二醛的活性炭。
[0081]稱取上述製得的接枝戊二醛的活性炭0.6g置於裝有10mL蒸餾水的錐形瓶中，並加入30mg過氧化氫酶，冰浴攪拌24h，獲得工作電極。並對其進行了生物酶固載量的檢測，結果顯示該工作電極的生物酶固載量達50.8mg/g0
[0082]實施例3工作電極的製備
[0083]將活性炭(煤質活性炭)成型為圓柱狀，直徑10mm，長度10cm，碘吸附值850mg/g，比表面積950m2/g，灰分彡4%。
[0084]稱取成型活性炭4g，用蒸餾水煮沸30min，過濾，重複上述操作三次，將其放入烘箱中110°C下乾燥24h。
[0085]取乾燥好的活性炭置於圓底燒瓶中，加入10mL,20% HNO3溶液，80°C下油浴攪拌回流反應3h。將經過濾得到的濾餅置於500mL燒杯中，加入40OmL蒸懼水煮15min、過濾，重複操作3次。將得到的活性炭放入乾燥箱中，100?120°C下乾燥24h，獲得氧化後的活性炭。
[0086]對上述製得的氧化後的活性炭修飾納米金屬，其具體操作為:以上述氧化後的活性炭為工作電極，Pt為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，在0.09mol/L Na2SO4和9mmol/L醋酸鈷的溶液中，採用循環伏安法電沉積納米鈷，循環伏安法的參數設置為:掃速為40mv/s，掃描範圍:-0.9?0.5V，掃描圈數:30 ;將處理好的活性炭浸入50mmol/L的氯鉬酸溶液中5min。重複該操作20次,獲得修飾納米金屬的活性炭。
[0087]在氮氣保護下，將10mL經分子篩乾燥後的甲苯、Ig上述製得的修飾納米金屬的活性炭、2mL(3-氨丙基)三甲氧基矽烷(AMPTS)加入三口燒瓶中，在110°C下回流攪拌24h。加熱完成後過濾，並用無水乙醇衝洗，得到的表面矽烷化活性炭置於索氏提取器中充分提取24h，最後產物在80°C真空乾燥，獲得矽烷化活性炭。
[0088]取3g上述製得的矽烷化活性炭於150mL的燒瓶中，加入10mL乙醇作溶液，再加入5mL的50wt%戊二醛，80°C回流攪拌2h後，過濾，並用蒸餾水多次衝洗濾餅，所得活性炭置於80°C真空乾燥器中乾燥24h，獲得接枝戊二醛的活性炭。
[0089]稱取上述製得的接枝戊二醛的活性炭0.6g置於裝有10mL蒸餾水的錐形瓶中，並加入30mg α -澱粉酶，冰浴攪拌24h，獲得工作電極。並對其進行了生物酶固載量的檢測，結果顯示該工作電極的生物酶固載量達47.3mg/g0
[0090]實施例4生物傳感器的製備
[0091]取實施例1製得的工作電極、對電極(由鉬製成)、參比電極(飽和甘汞電極，內充液體為飽和氯化鉀)、磁力攪拌轉子、外殼、信號處理器、玻璃池、液體出口開關、液體出口、液體入口、電極固定體(由聚四氟乙烯材料製成)、反應池、螺絲組裝成生物傳感器，該生物傳感器的具體連接關係參見圖5，具體連接關係如下:
[0092]取工作電極(I)、對電極⑵和參比電極(3)固定於電極固定體(11)內，工作電極
(I)通過螺絲(13)固定於電極固定體(11)；
[0093]磁力攪拌轉子(4)固定於玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池
(12)；
[0094]玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關
(8);液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接；
[0095]電極固定體(11)鑲嵌於外殼(5)上並通過導線連接信號處理器(6)。
[0096]對上述製得的生物傳感器進行電流響應值和抗幹擾性的檢測，具體試驗及結果分析如下:
[0097]1、不同葡萄糖濃度下的電流響應
[0098]在玻璃池中加入19mL pH = 7.0的磷酸緩衝液,每隔15s滴入ImL pH = 7.0,濃度為0.05mol/L的葡萄糖溶液測得其每個濃度下的電流響應值。結果如圖6。
[0099]由圖6可以看出，線性關係為y = 0.0026X+0.1445，R2 = 0.9976，可見，該生物傳感器檢測葡萄糖濃度線性範圍寬廣，為2.5?20.3mmol/L,同時電流響應值達到微安級，靈敏度較高。
[0100]2、抗幹擾性測試
[0101]在玻璃池中加入20mL pH = 7.0的磷酸緩衝液,每隔15s分別滴入ImL0.lmol/L的尿酸、抗壞血酸、葡萄糖得到相應的電流響應。結果如圖7。
[0102]由圖7可以看出，本實施例生物傳感器的工作電極對幹擾因素的電流響應極小，而對葡萄糖有極強的響應，從而也說明實施例1提供的工作電極對葡萄糖的專一性強、抗幹擾性強。
[0103]實施例5生物傳感器的製備
[0104]取實施例2製得的工作電極、對電極(由金製成)、參比電極(飽和甘汞電極，內充液體為飽和氯化鉀)、磁力攪拌轉子、外殼、信號處理器、玻璃池、液體出口開關、液體出口、液體入口、電極固定體(由聚四氟乙烯材料製成)、反應池、螺絲組裝成生物傳感器，該生物傳感器的具體連接關係參見圖1，具體連接關係如下:
[0105]取工作電極(I)、對電極⑵和參比電極(3)固定於電極固定體(11)內，工作電極(I)通過螺絲(13)固定於電極固定體(11)；
[0106]磁力攪拌轉子(4)固定於玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池(12)；
[0107]玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關
(8);液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接；
[0108]電極固定體(11)鑲嵌於外殼(5)上並通過導線連接信號處理器(6)。
[0109]對上述製得的生物傳感器進行了電流響應值和抗幹擾性的檢測，結果與實施例4製得的生物傳感器的電流響應值和抗幹擾性相近，表明本實施例製得的生物傳感器檢測葡萄糖濃度線性範圍寬廣，靈敏度較高，工作電極對相應底物的專一性強、抗幹擾性強。
[0110]實施例6生物傳感器的製備
[0111]取實施例3製得的工作電極、對電極(由銀製成)、參比電極(飽和甘汞電極，內充液體為飽和氯化鉀)、磁力攪拌轉子、外殼、信號處理器、玻璃池、液體出口開關、液體出口、液體入口、電極固定體(由聚四氟乙烯材料製成)、反應池、螺絲組裝成生物傳感器，該生物傳感器的具體連接關係參見圖1，具體連接關係如下:
[0112]取工作電極(I)、對電極⑵和參比電極(3)固定於電極固定體(11)內，工作電極
(I)通過螺絲(13)固定於電極固定體(11)；
[0113]磁力攪拌轉子(4)固定於玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池
(12)；
[0114]玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關
(8);液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接；
[0115]電極固定體(11)鑲嵌於外殼(5)上並通過導線連接信號處理器(6)。
[0116]對上述製得的生物傳感器進行了電流響應值和抗幹擾性的檢測，結果與實施例4製得的生物傳感器的電流響應值和抗幹擾性相近，表明本實施例製得的生物傳感器檢測葡萄糖濃度線性範圍寬廣，靈敏度較高，工作電極對相應底物的專一性強、抗幹擾性強。
[0117]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種工作電極，其特徵在於，其原料為活性炭，經成型、氧化、修飾納米金屬、矽烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得； 所述工作電極的直徑為0.5?10mm，長度為I?10cm，碘吸附值為700?2500mg/g，比表面積為700?3500m2/g,灰分< 4%。
2.根據權利要求1所述的工作電極，其特徵在於，所述活性炭為煤質活性炭或椰殼活性炭。
3.根據權利要求1所述的工作電極，其特徵在於，所述納米金屬為納米金、納米銀、納米銅或納米鉬。
4.根據權利要求1所述的工作電極，其特徵在於，所述生物酶為葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、木瓜蛋白酶、α-澱粉酶或脲酶。
5.如權利要求1至4中任一項所述工作電極的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟A:取活性炭，經成型，獲得成型活性炭； 步驟B:取所述成型活性炭，經氧化、修飾納米金屬、矽烷化、接枝戊二醛、固載生物酶，即得。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述修飾納米金屬具體為: 以氧化後的活性炭為工作電極，設置對電極和參比電極，採用循環伏安法電沉積納米鈷；將沉積納米鈷後的活性炭浸入納米金屬溶液中修飾； 重複上述操作I?20次。
7.如權利要求1至4中任一項所述的工作電極在製備生物傳感器中的應用。
8.—種生物傳感器，其特徵在於，所述生物傳感器包括如權利要求1至4中任一項所述的工作電極(I)、對電極(2)、參比電極(3)、磁力攪拌轉子(4)、外殼(5)、信號處理器(6)、玻璃池(7)、液體出口開關(8)、液體出口(9)、液體入口(10)、電極固定體(11)、反應池(12)、螺絲(13)，具體連接關係為: 工作電極(I)、對電極⑵和參比電極⑶固定於電極固定體(11)內，工作電極(I)通過螺絲(13)固定於電極固定體(11);磁力攪拌轉子⑷固定於玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池(12)； 玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關(8)；液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接； 電極固定體(11)鑲嵌於外殼(5)上並通過導線連接信號處理器(6)。
9.根據權利要求8所述的生物傳感器，其特徵在於，所述對電極(2)由導電材料製成。
10.根據權利要求8所述的生物傳感器，其特徵在於，所述參比電極(3)為飽和甘汞電極，所述飽和甘汞電極的內充液體為飽和氯化鉀。
【文檔編號】G01N27/327GK104198554SQ201410445152
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】丁春華, 肖宇, 汪國慶, 姜宏 申請人:海南大學