[发明专利]一种单体预氧化后电聚合膜用于固定酶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电聚合膜固定酶的方法，特别是涉及一种可应用于电极表面生物分子固定、生物电化学、化学/生物传感、生物燃料电池、生物催化和生物化工等领域的高负载量高活性固定酶等生物分子的方法。

背景技术

在含酶的高分子单体溶液中进行直接电聚合合成导电或绝缘高分子膜，酶分子以掺杂和包埋等方式被固定在高分子膜中，是已广泛用于酶固定化和酶电极制作的常规技术，具有能方便地控制高分子膜厚度的优点。然而，目前的电聚合高分子技术用于固定酶，酶的负载量和酶活性均不高，经采用电化学石英晶体微天平(EQCM)技术(M.R.Li，C.Y.Deng，Q.J.Xie，Y.Yang，S.Z.Yao，Electrochim.Acta，2006，51，5478-5486)和常规光度法检测，电聚合法固定的葡萄糖氧化酶的比活性不足游离酶活性的22％。

化学和电化学预氧化技术一般用于材料的化学修饰和样品处理等方面[Mineaki Matsumoto，Kazuyuki Hayakawa，Materials Science and EngineeringA，2006，441，119-125]，迄今为止，尚未发现它有用于其它方面的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电聚合合成膜高负载量、高活性固定酶的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，其包括以下步骤：

(1)在含酶和高分子单体的水溶液中，加入一种化学预氧化剂，或者采用一个预氧化电极施加一定的氧化电位，使单体分子氧化聚合成不溶性寡聚体，酶以包埋、掺杂和疏水作用等方式被固定在寡聚体微颗粒中；

(2)所述含酶和预氧化单体的溶液以恒电位法或循环伏安法进行电聚合，单体聚合物和不溶性寡聚体颗粒共沉积在工作电极上，形成固定化酶膜；

所述水溶液的高分子单体浓度为1-200mM；

所述水溶液的化学预氧化剂浓度为1-200mM；

所述预氧化电极的氧化电位为0-1.3V vs.SCE；

所述工作电极的电位为0-1.3V vs.SCE。

所述高分子单体可为邻-苯二胺、邻-氨基酚、吡咯或1，6-己二硫醇，所述化学预氧化剂可为铁氰化钾、过氧化氢或对苯醌。

所述工作电极可为金电极、铂电极或碳电极。

本发明所制备的酶膜具有很高的生物分子负载量和酶比活性。与常规电聚合法固定酶相比，酶负载量和酶比活性可提高3-30倍。

本发明在电极表面生物分子固定、生物电化学、化学/生物传感、生物燃料电池、生物催化和生物化工等领域均具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例所制备的三种酶电极及常规电聚合法所制备的三种酶电极对2mM葡萄糖的响应曲线对照示意图(其中虚线为本发明实施例所制备的三种酶电极的响应曲线，实线为用常规电聚合法所制备的三种酶电极的响应曲线)。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

在含有1mg ml^-1葡萄糖氧化酶和高分子单体[0.05 M邻-苯二胺(oPD)，或0.01M邻-氨基酚(oAP)，或0.1M吡咯(Py)]的水溶液中，加入6mM铁氰化钾(oPD例和oAP例)或12mM对苯醌(Py例)作化学预氧化剂，搅拌5min，使其充分反应，生成不溶性的包埋了大量高活性葡萄糖氧化酶的寡聚体颗粒；然后，在工作电极金盘电极上进行循环伏安法(oPD聚合：0-0.8V vs.SCE，oAP聚合：0-1.0V vs.SCE)或恒电位法(聚合Py：0.6V vs.SCE)电聚合，使高分子聚合物和不溶性寡聚体颗粒共沉积在工作电极上，分别制得三种基于预氧化的酶电极。与未预氧化的常规电聚合技术制得的三种酶电极对葡萄糖的响应灵敏度(图1，实线)相比，基于预氧化的酶电极对葡萄糖的响应灵敏度(图1，虚线)分别提高了3.95倍(oPD)、3.37倍(oAP)、12.9倍(Py)。