[发明专利]含镍铝水滑石纳米片的生物传感器酶功能敏感膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学生物传感器及其制备技术领域，特别是涉及一种含镍铝水滑石纳米片的电化学生物传感器酶功能敏感膜及其制备方法。用该敏感膜修饰的电极可以用于H₂O₂的检测。

背景技术

电化学生物传感器具有性能稳定、选择性高、操作简便、易微型化等特点，已在临床诊断、工业控制、食品检测、药物分析、环境分析、生物芯片和军事领域等诸多方面得到广泛应用。其中利用生物活性物质与电极间的直接电化学行为(即直接电子传递)进行检测的第三代无试剂电化学生物传感器更是备受人们关注，是当前电化学生物传感器研究领域的热点，并且研究血红素蛋白的直接电子转移反应对于探索生命体内生理作用机制等理论研究也具有重要意义。

然而氧化还原蛋白质和酶的电活性中心通常被深埋在其多肽链的内部，不易暴露，难于接近电极表面，因此阻碍了蛋白质和酶在电极表面直接电子转移反应的进行。近年来，随着纳米材料的诞生和纳米科技的发展，纳米材料因其所具有的独特的表面效应、体积效应和宏观隧道效应的性质为发展生物电化学提供一条崭新的途径。将蛋白质(酶)固定在纳米材料中，对于提高生物活性、促进血红素类蛋白质的直接电子传递以及酶与底物之间的电子传递具有重要作用。

文献(1)Analytical Biochemistry，2004，49：1981中，Yan Zhang等人研究了将辣根过氧化物酶(HRP)通过纳米二氧化钛颗粒固定于石墨电极表面的生物传感器，结果表明，有效地实现了直接电化学，增强了传感器的稳定性能，对过氧化氢的最低检测限为2.5×10^-6mol·L^-1，线性范围是7.5×10^-6～1.23×10^-4mol·L^-1。

为了增强血红素蛋白的直接电化学，文献(2)Biosensors and Bioelectronics，doi：10.1016/j.bios.2007.03.015中，Li等人将HRP插入钛酸盐层间固定，因层状钛酸盐具有大的比表面积，表面活性中心多，以及其间形成的很多自由的孔洞，能够适应扭曲的生物蛋白结构，为进入层间的蛋白质提供有效的保护。在玻碳电极表面实现直接电化学，检测过氧化氢的线性范围2.1×10^-6～1.85×10^-4mol·L-1，最低检测限达到7×10^-7mol·L-1，米氏常数为0.31mM。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含镍铝水滑石纳米片的电化学生物传感器酶功能敏感膜及其制备方法，将一种镍铝水滑石纳米片材料引入到生物传感器敏感膜中，首先，因为水滑石纳米片具有较高的比表面积，因而可增加酶的负载量；并且由于镍铝水滑石纳米片本身带有正电荷，以及具有良好的导电性，表面活性位点比较多，起到了增强血红素蛋白质的直接电化学作用；再次，镍铝水滑石纳米片表面高的含水量，为酶分子提供了有利的微环境，因此可实现血红素蛋白与电极之间的直接电子转移，从而制备的无试剂过氧化氢生物传感器具有稳定性好，检测范围宽等优点。

本发明提供的含镍铝水滑石纳米片的生物传感器敏感膜，是由血红素蛋白、固定酶的高分子物质以及镍铝水滑石纳米片组成，其中含有血红素蛋白0.0857～10.71μg·mm^-2，镍铝水滑石纳米片0.01072～1.144μg·mm^-2，其余为高分子物质。上述的血红素蛋白为辣根过氧化物酶(HRP)、肌红蛋白(Mb)中的任意一种；固定酶的高分子物质为聚乙烯醇缩丁醛；镍铝水滑石纳米片具有二维的片层结构，厚度为0.75～3nm，径向尺寸为20～40nm，层板带有正电荷。

本发明血红素蛋白/镍铝水滑石纳米片生物传感器敏感膜的制备方法是：

A镍铝水滑石纳米片溶胶的制备