[发明专利]一种过氧化氢生物传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及一种过氧化氢生物传感器及其制备方法。

背景技术

H₂O₂作为一种重要的化工产品，兼具杀菌、漂白、氧化和消毒等多种功效。它的应用十分广泛，所以对H₂O₂含量的测定在生物制药、食品科学、工业分析、环境监测和临床化学等领域具有非常重要的意义。现在检测H₂O₂时采用的主要手段有荧光法、化学发光法、电化学法、光谱法和滴定法等。近年来，电化学方法，尤其是基于酶的直接电化学的无媒介体生物传感器得到了迅速的发展，这是因为用电化学方法研制的H₂O₂生物传感器其制备简单，成本低，并且具有很高的选择性和灵敏度。

另外，酶在生物体内以及药物和食物中有极为重要的作用，而H₂O₂作为生物体内许多过氧化酶参与酶促反应的副产物，对其浓度进行准确测定则具有十分重要的研究意义。生物传感器具有对酶的分子识别和催化选择功能，使用它来检测H₂O₂浓度不但能体现出操作便捷，响应迅速快的特点，而且只需少量的试样就可以检测出H₂O₂的浓度。因此，如何在对H₂O₂进行精确检测时充分发挥生物传感器的信号检测高灵敏性和反应高度专一性等优势，将会是研究者们为之不断奋斗的目标。

生物纳米材料具有生物兼容性好、比表面积大和稳定性高等特点，并且其表面所带有的功能基团能对酶的电化学行为产生特有的催化效应。环境友好型试剂肌醇六磷酸钙(Ca-IP₆)，其分子的结构上含有6个非共平面的磷酸酯键，使其具有很强的螯合多价金属离子的能力，Ca²⁺也具有很强的螯合能力，因此肌醇六磷酸钙比其他肌醇六磷酸盐都易与带正电的蛋白质或金属和金属氧化物纳米粒子通过螯合和静电作用结合。这些独特的性质类似于生物磷酸酯膜，与蛋白质或酶结合，为酶在生物传感器的固定上提供良好的微环境，实现酶与电极之间的直接电子转移，用于高灵敏度检测H₂O₂。

迄今为止，国内外尚未有利用“绿色经济”肌醇六磷酸钙膜制备的检测过氧化氢的生物传感器。所以发明一种检测限低，响应时间短，米氏常数较小，灵敏度高，稳定性好的检测H₂O₂的生物传感器是一个迫切需要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测限低，响应时间短，米氏常数较小，灵敏度高，稳定性好的检测H₂O₂生物传感器及其制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种过氧化氢生物传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)将肌醇六磷酸钙溶液在90℃下加热回流30分钟；

(2)将步骤(1)所得肌醇六磷酸钙溶液滴在经预处理的玻碳电极(GCE)表面并于4～8℃冰箱内晾干，得肌醇六磷酸钙膜修饰的玻碳电极；

(3)将辣根过氧化物酶(HRP)溶液滴涂固定到步骤(2)所得肌醇六磷酸钙膜修饰的玻碳电极上，置4～8℃冰箱内晾干，得辣根过氧化物酶-肌醇六磷酸钙膜修饰的玻碳电极；

(4)将全氟磺酸(Nafion)溶液滴加到步骤(3)所得的辣根过氧化物酶-肌醇六磷酸钙膜修饰的玻碳电极上，于4～8℃冰箱内晾干；

步骤(1)中所述肌醇六磷酸钙溶液的浓度为0.001～0.002mol/L。

步骤(2)所述预处理的过程如下：用氧化铝粉抛光处理玻碳电极，再依次用去离子水，无水乙醇，去离子水清洗，最后超声清洗3～5分钟，使得玻碳电极表面无划痕。

步骤(3)中HRP溶液为HRP的PBS溶液，浓度为3～8mg/mL，溶液pH为7.4～7.5。

步骤(4)中溶液全氟磺酸溶液浓度为1wt％～1.5wt％。

根据以上技术方案制得的过氧化氢生物传感器，其特征在于，包括玻碳电极，玻碳电极表面修饰有肌醇六磷酸钙膜，肌醇六磷酸钙膜上修饰辣根过氧化物酶，辣根过氧化物酶膜表面再修饰一层全氟磺酸膜。