電沉積殼聚糖-染料-酶複合膜製備修飾電極的方法

2023-09-18 07:34:35 11

專利名稱：電沉積殼聚糖-染料-酶複合膜製備修飾電極的方法
技術領域：
本發明涉及一種生物傳感器中電極的製備方法，尤其涉及一種電沉積 殼聚糖-染料-酶複合膜製備修飾電極的方法。
背景技術：
修飾電極作為生物傳感器中的重要部件，其製備方法對生物傳感器的 性能有很大影響。
過氧化物酶修飾電極在食品生產、環境監測、臨床醫學等領域具有重 要應用價值，是酶電極和生物傳感器研究的重點。由於過氧化物酶的氧化 還原中心較難與電極發生直接電子傳遞，人們通常引入電子傳遞媒介體促 進酶與電極間的電子傳遞。然而，電子傳遞媒介體在溶液中的酶電極在使 用時存在諸多不便，這種缺點在原位分析或在線檢測時尤其突出。實現酶 和電子傳遞媒介體共固定，發展無試劑的辣根過氧化物酶生物傳感器是生 物傳感器研究的重要方向。
小分子有機染料是性能優良的電子傳遞媒介體，可有效促進過氧化物 酶與電極間的電子傳遞。開展染料電子傳遞媒介體與辣根過氧化物酶的共 固定方法研究至關重要。

發明內容
本發明是提供一種條件溫和，複合膜厚度、染料電子傳遞媒介體固定 量、酶固定量可控的電沉積殼聚糖-染料-酶複合膜製備修飾電極的方法。 一種電沉積殼聚糖-染料-酶複合膜製備修飾電極的方法，將陰電極置入含有殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和過氧化物酶的混合酸性溶液中，通 電進行電沉積，殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和酶附著在陰電極表面，得 到修飾電極。
所述的混合溶液的配置方法如下
a) 將殼聚糖溶於質量百分比濃度為0.5-2.0%的鹽酸溶液中，得到溶液
A;
得到的溶液A中殼聚糖的質量百分比濃度為0.5-4.0%;
b) 向溶液A中加入染料電子傳遞媒介體，磁力攪拌1-3小時後，超 聲分散10-30分鐘，得到溶液B;
所述的染料電子傳遞媒介體為茜素紫、亞曱基蘭、耐爾蘭或中性紅； 在得到的溶液B中，所述的染料電子傳遞媒介體的濃度為 0.05mg/mL誦0.5mg/mL;
c) 向溶液B中加入過氧化物酶，超聲分散10-30分鐘，得到混合酸性 溶液；
在得到的混合酸性溶液中，所述的過氧化物酶的濃度為0.01-2mg/mL。 所述的過氧化物酶，具體可採用辣根過氧化物酶、聲夢過氧化物酶或 馬鈴薯過氧化物酶。
所述的陰電極為金、鉑、玻碳、導電玻璃或半導體材料。
所述的電沉積時間為1-20分鐘，陰電極電位為-0.5 V -2V。
本發明方法一般均可在常溫下操作。
殼聚糖是來源豐富的天然聚合物，是環境可再生資源，具有良好的生 物相容性。殼聚糖分子中大量的活性氨基可在酸性溶液中質子化，使殼聚 糖溶於酸性溶液。當溶液酸度降低時，殼聚糖分子中的氨基逐步去質子化， 在鹼性溶液中，殼聚糖不溶於水。
作為一種天然聚合物，殼聚糖具有良好的生物相容性，是性能優良的 酶固定化載體。酶在殼聚糖基質中具有高的活性和良好的穩定性。同時， 染料電子傳遞媒介體可有效促進過氧化氬酶與電極材料間的電子傳遞，製備的無試劑電極使用方便。基於生物相容性的基質和電子傳遞媒介體的共 固定化，殼聚糖-染料-酶複合膜修飾電極可具有良好的電化學性能和穩定性。
本發明在殼聚糖、染料電子傳遞媒介體、酶混合溶液中一步電沉積制 備複合膜。將電極作為陰極插入到殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和酶的混
合溶液中，通電後，溶液中的氫離子在陰極被還原成氫氣導致陰極表面pH 值逐漸增加，並在溶液中形成一定的pH梯度。根據殼聚糖的溶解性與溶 液酸度有關這一特性，當電極附近溶液pH值高於殼聚糖pKa時，殼聚糖 變為不溶狀態並沉積在陰電極表面。在殼聚糖溶液中加入染料電子傳遞媒 介體和酶，可一步在電極表面電沉積得到殼聚糖-染料-酶複合膜，即得到 了修飾電極，利用該修飾電極構建的無試劑生物傳感器使用方便、響應快， 穩定性好。
與常規滴塗法製備生物傳感器等方法相比，本發明電沉積殼聚糖-染 料-酶複合膜製備修飾電極的方法，反應條件溫和，複合膜厚度、染料電 子傳遞媒介體固定量、酶固定量可控。
具體實施方式
實施例1
將殼聚糖溶於質量百分比濃度為0.5%的鹽酸溶液中，得到溶液A; 得到的溶液A中，殼聚糖的質量百分比濃度為0.5%; 向溶液A中加入染料電子傳遞媒介體亞曱基蘭，磁力攪拌3小時， 超聲30分鐘後得到溶液B;
得到的溶液B中，亞曱基蘭濃度為0.2mg/mL; 向溶液B中加入辣才艮過氧化物酶，超聲15分鐘後得到混合酸性溶液； 得到的混合酸性溶液中，辣根過氧化物酶的濃度為0.5mg/mL; 將金電極作為陰極置入混合酸性溶液中，在-lV電位下電沉積5分鐘，殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電極。
實施例2
將殼聚糖溶於質量百分比濃度為1%的鹽酸溶液中，得到溶液A; 得到的溶液A中，殼聚糖的質量百分比濃度為1%; 向溶液A中加入染料電子傳遞媒介體耐爾蘭，磁力攪拌1小時，超 聲IO分鐘後得到溶液B;
得到的溶液B中，耐爾蘭濃度為0.5mg/mL;
向溶液B中加入蘆夢過氧化物酶，超聲IO分鐘得到混合酸性溶液； 得到的混合酸性溶液中，，夢過氧化物酶的濃度為lmg/mL; 將玻碳電極作為陰極置入混合酸性溶液中，在-L2V電位下電沉積6 分鐘，殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電
實施例3
將殼聚糖溶於質量百分比濃度為2%的鹽酸溶液中，得到溶液A; 得到的溶液A中，殼聚糖的質量百分比濃度為1%; 向溶液A中加入染料電子傳遞媒介體中性紅，磁力攪拌3小時，超 聲20分鐘後得到溶液B;
得到的溶液B中，中性紅濃度為0.4mg/mL;
向溶液B中加入馬鈴薯過氧化物酶，超聲IO分鐘後得到混合酸性溶
液；
得到的混合酸性溶液中，馬鈴薯過氧化物酶的濃度為1.5mg/mL。 將柏電極作為陰極置入混合酸性溶液中，在-l.lV電位下電沉積10分 鍾，殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電極。
權利要求
1、一種電沉積殼聚糖-染料-酶複合膜製備修飾電極的方法，將陰電極置入含有殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和過氧化物酶的混合酸性溶液中，通電進行電沉積，殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電極。
2、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述的混合酸性溶液的配 置方法如下a) 將殼聚糖溶於質量百分比濃度為0.5-2.0%的鹽酸溶液中，得到溶液A;得到的溶液A中殼聚糖的質量百分比濃度為0.5-4.0%;b) 向溶液A中加入染料電子傳遞媒介體，磁力攪拌1-3小時後，超 聲分散10-30分鐘，得到溶液B;所述的染料電子傳遞媒介體為茜素紫、亞曱基蘭、耐爾蘭或中性紅； 在得到的溶液B中，所述的染料電子傳遞媒介體的濃度為0.05mg/mL-0.5mg/mL;c) 向溶液B中加入過氧化物酶，超聲分散10-30分鐘，得到混合酸性 溶液；在得到的混合酸性溶液中，所述的過氧化物酶的濃度為0.01-2mg/mL。
3、 如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述的過氧化物酶， 為辣根過氧化物酶、蘆夢過氧化物酶或馬鈴薯過氧化物酶。
4、 如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述的陰電極為金、 鉑、玻碳、導電玻璃或半導體材料。
5、 如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述的電沉積時間 為l-20分鐘，陰電極電位為-0.5 V -2V。
全文摘要
本發明公開了一種電沉積殼聚糖-染料-酶複合膜製備修飾電極的方法，將陰電極置入含有殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和過氧化物酶的混合酸性溶液中，通電進行電沉積，殼聚糖、染料電子傳遞媒介體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電極。利用本發明方法製備修飾電極，簡便快捷，複合膜厚度、染料電子傳遞媒介體固定量、酶固定量可控。製備出的無試劑電極響應快，靈敏度高，穩定性好，使用方便。
文檔編號G01N27/327GK101308112SQ20081006303
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月7日 優先權日2008年7月7日
發明者奚鳳娜, 林賢福 申請人:浙江大學