[发明专利]一种复合电化学生物传感器及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于生物多糖及药物检测技术领域，具体涉及一种复合电化学生物传感器及其制备方法和用途。

背景技术

随着现代电子及生物技术的飞速发展，生物传感技术已经形成了一个独立的、新兴的高科技领域，它涉及到生物学、化学、物理学、材料学、医学、电子技术以及微机电系统等多个学科交叉领域的多种技术。同时，生物传感器中的分子识别元件能与生物信息发生特意性结合，包括蛋白质、细胞器、活细胞、微生物以及组织等，并通过换能器将这些生物信息转换为分析信号，经过电子仪表的二次放大及输出就变成了我们所熟知的光、电等信号。同时，生物传感器具有极高的灵敏度，它的性能更稳定、适用面广、特异性好、所需样品量少而且不需要进行前处理，操作安全简便，这使得生物传感器能够通过快速有效的分析手段代替传统的实验室技术，为实验研究提供便利，因而成为近年来的研究热点，并在生物医学、环境监测、食品医药检测等领域具有广阔的应用前景。

电化学生物传感器是将获取到的生物信息通过换能器转变成电化学信息的传感器。作为传感器的一个重要分支，电化学生物传感器具有一些显著的优势，其中最重要的一个特点就是它可以直接获取生物本身(反应体系)的电子行为，这样一来，电化学生物传感器技术就可以与电子技术结合起来，从而能够开发小型和微型的分析检测系统，具有灵敏度高、选择性好、操作简单、分析速度快以及成本低的优点。因此，其在检验医学中，特别是即时检验中具有非常好的应用前景。而电极修饰材料是电化学生物传感器的关键部分，也是决定传感器检测性能的重要因素，因此，开发具有优异性能的电极修饰材料是电化学生物传感器研究中的重中之重。

维生素是人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。维生素家族中维生素B₆是一种具有巨大生物医学效益的化合物，在维生素家族中具有举足轻重的地位，它可以参与到许多人类代谢活动中，比如蛋白质的消化和油脂的吸收过程。如果人体缺乏维生素B₆，将会诱发贫血、关节炎等疾病。因此，对维生素B₆的痕量检测的研究就具有重大的意义。目前，测定维生素B₆的主要方法有分光光度测定法、荧光法、高效液相色谱法等。电化学方法作为传统检测方法的替代物，具有可携带型、高灵敏度且花费甚少和良好的适应性等优点，因此已经被视为一种有前景的方法来跟踪及现场检测分析维生素B₆。

维生素家族通常具有电化学活性，其中，维生素B₆在固体电极上有很大的过电位，这会导致电极反应缓慢，所以未经修饰的固体电极对维生素B6检测的灵敏度很低。将固定电极进行化学修饰后可以有效减低过电位，增加电子反应的传质速率，并可以通过电子表面有选择地高效吸收和浓缩被分析物。目前，国内外关于以化学修饰电极为基础的维生素B₆电化学行为的报道还很少。在这种情况下，人们对这个领域产生了巨大的兴趣，已经发明了许多以此为目的的修饰电极。包括高聚物、纳米粒子、自组装单层膜以及金属氧化物在内的不同修饰电极已经被用来同步测定维生素B₆。可是，单种材料有它固有的内在缺点，比如电子流动性不强、生物相容性差等。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种绿色环保、制作简单、成本低廉的复合电化学生物传感器及其制备方法和用途。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种复合电化学生物传感器包括：氧化石墨烯和羧甲基纤维素。

复合材料可以有效地消除单一无机材料的脆性以及单一高聚物材料的溶胀效应等缺点，将两种组分材料的优势充分组合，因此成为电化学检测中修饰电极的理想热门材料。组分中，羧甲基纤维素有良好的粘附性和生物相容性，氧化石墨烯有较大的比表面积及较高的电子转移速率，并且也具有良好的生物相容性，这种方法集成了两者的优点，并且本发明所提的电化学生物传感器表现出了良好的选择性和稳定性，可接受的再现性，对于微生物B₆的痕量检测具有一定的应用前景。

进一步的，上述复合电化学生物传感器中所述氧化石墨烯与所述羧甲基纤维素的质量比为1：1。

进一步的，上述复合电化学生物传感器中，所述氧化石墨烯具有完全剥离的单层结构、其表面具有氧化性官能团。

进一步优选的，所述氧化石墨烯是通过鳞片石墨经强酸膨胀分层再氧化的制备方法制备而得。这样制备而得的氧化石墨烯表面带有大量氧化性基团。