[发明专利]一种基于金属/纳米金属的固体葡萄糖电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学探测技术，尤其涉及一种基于金属/纳米金属的固体葡萄糖电极及其制备方法。

背景技术

生物传感器是二十世纪六十年代末发展起来的一门新技术。其优点是专一性好、灵敏度高、测量快速、操作简便、测定成本低、可实现连续的在线、在位、在体监测。作为生物化学检测手段，生物传感器在生物医学工程、临床诊断、环境监测、食品卫生和科学研究领域中显示了越来越重要的作用。

生物传感器中的生物活性物质一般都溶于水，本身不稳定，需要固定在各种载体上，才能延长其活性。目前，固定化载体用得最多的是高分子材料。聚合物生物传感器主要是用聚合物为载体或包覆材料固定生物活性成分（酶、抗原、抗体、微生物、细胞等），并以此作为敏感元件，再与适当的信号转换和检测装置结合而成的器件。

目前高分子材料中以导电聚合物制备传感器研究较多。但导电聚合物传感器仍有一些方面需改善：

（1）具有电化学活性的导电聚合物（特别是聚苯胺）很难消除电活性物质对安培生物传感器的干扰（在较高电位使用时）。

（2）通常，具有电化学活性的导电聚合物在低电位下具有较大的背景电流，所以由其直接制备的生物传感器不能在负电位下操作，这限制了其在生物传感器制备中的适用范围。

（3）一些导电聚合物生物传感器的灵敏度和寿命还不能满足实际使用的需要。

    因此寻找性能优良的聚合物材料作为载体，制备性能优越、可靠的聚合物生物传感器并使之实用化（特别在环境监测和医学检验领域），构制聚合物生物传感器阵列是这一领域的发展趋势。

富含极性基团的多孔聚合物材料具有较大的表面积和较强的吸附能力，在电化学固定酶的领域有着独特的应用价值，因此这类聚合物作为固定酶的载体有着广泛的应用前景。

纳米技术是近年来发展起来的一种新型技术，包覆有纳米金属粒的贵金属丝制备的电极，在响应速度、信号强度方面将优于传统的传导材料。作为新型的纳米传导材料，对提高生物传感器的灵敏度具有重要的意义。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于金属/纳米金属的固体葡萄糖电极及其制备方法。

基于金属/纳米金属的固体葡萄糖电极具有第一金属丝，第一金属丝下部表面包覆有纳米粒级的金属纳米层，在金属纳米层的表层包覆有聚丙烯腈多孔膜，聚丙烯腈膜上搭载有葡萄糖氧化酶。

所述的第一金属丝是Ag、Au、Pt或使用表面包覆有银的铜丝。

基于金属/纳米金属的固体葡萄糖电极的制备方法的步骤如下：

1）将长度为5～15厘米的第一金属丝，先用丙酮溶液除去表面油污，再用1～2M稀盐酸或稀硝酸清洗，除去氧化物，去离子水淋洗后干燥；

2）函数信号发生器输出电压的正极或负极与二极管的负极或正极相接，二极管的另外一极与示波器的信号通道相接，调节函数信号发生器，观察示波器图形，获得的电源是峰值为450～800mV，频率为50HZ的半正弦波载波直流电源；

3）将第一金属丝的一端通过导线与函数信号发生器输出电压的负极相接，将第二金属丝的一端通过导线与二极管负极相接，第一金属丝的另一端和第二金属丝的另一端同时插入放有浓度为0.1～0.2M的AgNO₃溶液的电镀池中通电1.5～3min，第一金属丝下部表面在载波直流电的作用下形成长度为5～8厘米的金属纳米层，先用去离子水清洗，再用无水乙醇清洗，吸干残留乙醇，置于棕色干燥器中备用；

4）将聚丙烯腈溶解在二甲基甲酰胺中，配制成1%~3%浓度的聚丙烯腈溶液，用第一金属丝蘸取该溶液，使溶液覆盖金属纳米层，倒立放置，待表面二甲基甲酰胺溶剂蒸发，随后将其移入培养皿，将培养皿放入真空烘箱，室温真空干燥2~7小时，直至溶剂完全蒸发后在第一金属丝表面形成多孔聚丙烯腈膜；

5）将包覆有聚丙烯腈多孔膜的第一金属丝的部分先浸入浓度为0.1M的NaH₂PO₄溶液中，在恒电位-0.5V下还原20~40分钟，NaH₂PO₄溶液更换3~5次，然后浸入含有10~40μM葡萄糖氧化酶的磷酸缓冲液中，pH=6.5，总浓度为0.1M，在0.45~0.65V恒电位下氧化20~40分钟，在氧化过程中，带有负电荷的酶蛋白将嵌入到聚丙烯腈多孔膜中，形成了葡萄糖电极，所制得的电极用pH=6.5磷酸缓冲液充分洗涤后，在-10℃温度下贮存备用。