[发明专利]一种基于金属有机骨架材料的生物传感器及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物传感器，涉及一种基于金属有机骨架材料-壳聚糖复合材料的酪氨酸酶电化学生物传感器用于检测双酚类化合物的方法。

背景技术

双酚A，即2,2-二(4-羟基苯基)丙烷(简称BPA)，是一种近年来受到广泛关注的内分泌干扰物。双酚A与人体雌激素受体相互作用，产生雌激素效应，对人体健康造成危害。此外，有实验证明双酚A对人体中枢神经系统、免疫系统和生殖系统也有一定的毒性。双酚A是世界上使用最广泛的工业原料之一，主要用来生产聚碳酸酯和环氧树脂。这些塑料制品常常被用来生产婴幼儿奶瓶，餐具，饮水杯和饮料罐体内侧涂层。加拿大、美国和中国等国家相继出台法律法规禁止双酚A应用于婴幼儿奶瓶和奶粉包装材料的生产。因为这些法律法规的限制，近年来其他双酚类化合物(包括双酚F、双酚E、双酚B和双酚Z)开始成为双酚A的替代物用于工业生产中。

由于双酚类化合物在工业中的大量使用及其对人体潜在的毒性，有必要发展一种快速、便捷、灵敏、价格低廉的检测方法用于双酚类化合物的检测。目前常用的双酚类化合物分析检测方法主要为色谱法和色谱-质谱联用法。这些方法存在着所使用的仪器价格昂贵，检测操作繁琐，需要专业的科研人员进行操作，样品的前处理费时等缺点。电化学生物传感器这一新兴的分析手段能够弥补上述缺点，已经成为一种重要的分析手段。

酶的固定对生物传感器的性能起着至关重要的作用。关于酶固定材料的研究越来越受到关注。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新兴的由含氧、氮等有机配体与金属离子自组装而成的配位聚合物。由于其具有比表面积大、孔隙率大、孔道可调和热稳定性好等特点，已经成为近年来材料领域的研究热点，并且在气体存储、分离、催化、清洁能源、生物医学和化学传感等领域广泛应用。

迄今为止，国内外上还没有基于有机金属骨架材料-壳聚糖复合材料制备的酪氨酸酶电化学生物传感器用于检测双酚类化合物的先例。所以针对双酚类化合物的检测，发明一种响应时间短、检测限低、灵敏度高的生物传感器是一个迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于有机金属骨架材料-壳聚糖修饰玻碳电极的酪氨酸酶电化学生物传感器，这种传感器具有高灵敏度、低检测限、高选择性、检测快速和制备方法简单等优点，能够用于检测双酚类化合物。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

构建基于有机金属骨架材料-壳聚糖修饰玻碳电极的酪氨酸酶电化学生物传感器，并利用该传感器通过电化学检测信号前后的变化对双酚类化合物进行测定。

酪氨酸酶电化学生物传感器的制备与样品的检测过程具体步骤如下：

(1)将有机金属骨架材料与酪氨酸酶磷酸盐缓冲溶液混合，在室温下震荡0.5小时。

(2)将具有成膜能力的壳聚糖加入到有机金属骨架材料和酶分子形成的复合材料溶液中混匀，取4μL上述含有有机金属骨架材料-酪氨酸酶-壳聚糖(CuMOF-Tyr-Chi)复合物溶液滴加到已经进行过抛光处理的玻碳电极表面，在室温下静置晾干。

(3)将一定浓度的待检测双酚类化合物水溶液滴加到缓冲溶液中，利用电化学工作站进行电化学扫描并记录响应信号。

一种生物传感器，是基于金属有机骨架材料和壳聚糖的酪氨酸酶电化学生物传感器，其采用如下过程制备获得，

(a)将金属有机骨架材料与酪氨酸酶磷酸盐缓冲溶液混合，在室温下震荡0.5小时或0.5小时以上；

(b)将壳聚糖加入到金属有机骨架材料和酶分子形成的复合材料溶液中充分混匀；

所述含有金属有机骨架材料-酪氨酸酶-壳聚糖(CuMOF-Tyr-Chi)复合物溶液中：金属有机骨架材料浓度为0.3～0.7mgmL^-1；酪氨酸酶浓度为1.0～4.0mgmL^-1；壳聚糖浓度为1.0～2.0mgmL^-1；

取4～10μL上述含有金属有机骨架材料-酪氨酸酶-壳聚糖(CuMOF-Tyr-Chi)复合物溶液滴加到已经进行过抛光处理的玻碳电极表面，在室温下静置晾干，得到酪氨酸酶电化学生物传感器。

所述的金属有机骨架材料采用溶剂热方法合成，其具体制备过程为，