[发明专利]聚吡咯－壳聚糖－酶复合膜修饰电极的电化学制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及修饰电极的制备方法，特别是涉及一种聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法。

背景技术

导电高分子是上世纪70年代发展起来的一个新的研究领域，由于其特殊的结构与优良的物理化学性能，使其在电极材料、修饰电极、酶电极、电磁显示等方面有着广阔的应用前景，其中具有共轭双键的导电高分子聚吡咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其他导电高分子相比，因具有电导率较高、易成膜、柔软、无毒等优点而日益受到人们关注。聚吡咯修饰的酶电极是生物传感器研究的热点，并已发展了多种制备方法。

壳聚糖是天然甲壳素经过部分脱乙酰化后通过β-1，4糖苷键连接得到的衍生物，是一类结构类似于纤维素的氨基多糖大分子。壳聚糖分子中大量的活性氨基可在酸性环境下质子化，使其溶于酸性溶液。壳聚糖具有生物相容性好、价格低廉、来源丰富等优点，是环境可再生资源，已成为广泛使用的酶固定化载体。

修饰电极作为生物传感器中的重要部件，其制备方法对生物传感器的性能有很大的影响。酶修饰电极的灵敏度与稳定性是评价酶电极性能的重要指标，酶修饰电极制备过程的可控性是决定酶电极实际应用的主要因素。酶固定方法的选择对于制备响应快、灵敏度高、稳定性好、使用寿命长的传感器至关重要。但现有技术中酶修饰电极制备工艺一般较复杂，制备周期长。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有不足而提出的一种聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，该方法工艺简单、容易操作、制备周期短。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，包括有以下步骤：

1)将壳聚糖溶于0.01-1mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5-5％；

2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0.1-0.4mol/L；

3)向溶液B中加入酶，超声10-30分钟，得到溶液C，酶在溶液C中的浓度为0.01-1mg/mL；

4)将阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。

按上述方案，所述的工作电极为金、铂、玻碳或氧化铟锡导电玻璃；

按上述方案，步骤4)所述的电化学合成时阴极电位为-0.5～-2V；

按上述方案，步骤4)所述的电化学合成的合成时间为1-30分钟；

按上述方案，所述的酶为过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或胆固醇氧化酶。

本发明将聚吡咯与壳聚糖复合作为一种新型酶固定化的载体，将阴极置于壳聚糖、吡咯单体与酶的混合溶液中通电，溶液中的硝酸根离子与氢离子得电子反应在阴极电极附近生成NO+离子。NO+离子具有强氧化性，进而氧化吡咯单体成为聚吡咯沉积在阴极表面。与此同时，阴极附近的pH值随着氢离子被消耗而增加，导致壳聚糖变为不溶状态也沉积在阴极表面。这样壳聚糖、聚吡咯与酶相结合，可在阴极表面电沉积得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜的修饰电极。

与已有技术相比较，本发明已达到的技术效果：壳聚糖来源丰富，具有良好的生物相容性，是优良的酶固定载体。而且在制备方法上，将聚吡咯的阴极聚合与壳聚糖的电沉积电相结合，一步法在阴极表面得到了聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜。聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜可使酶具有良好的生物活性并有利于发生电化学催化反应。本发明的制备方法条件简单，容易操作，聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜厚度可控，酶固定量可控。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

1)将壳聚糖溶于0.1mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5％；

2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0.1mol/L；

3)向溶液B中加入过氧化物酶酶，超声10分钟，得到溶液C，过氧化物酶酶在溶液C中的浓度为0.1mg/mL

4)将金电极作为阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，阴极电位为-0.6V，电化学合成时间为5分钟，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。

实施例2：

1)将壳聚糖溶于0.3mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为1％；