[发明专利]一种基于电泳共沉积制备复合传感涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及自组装技术、电泳沉积技术、功能复合涂层与电化学传感器领域，特别是涉及一种通过电泳沉积将负载分子识别基元的聚合物纳米粒子与无机导电纳米粒子同时沉积在传感器电极表面，并将其用于制备复合传感涂层的方法。

背景技术

生物传感器是一种由生物活性物质(如酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等)作为识别元件，与适当的信号换能器及放大器所构成的分析检测装置。与传统的检测方法相比，生物传感器具有选择性强，灵敏度高、可靠性好、操作简便等性能，在临床诊断、食品安全、药物分析、工业控制、环境监测以及生物技术、生物芯片等诸多领域有着广阔的应用前景。

生物分子识别基元是生物传感器核心元件，直接决定生物传感器的功能与质量。生物分子基元的固定通常需要一定的基质材料，生物分子基元与基质材料结合作为传感涂层成为生物传感器的核心材料。因此，生物分子识别基元的固定方式与固定效果是生物传感器制备过程中关键步骤。生物分子识别基元的固定化方法多种多样，常用的经典固定化方法有：包埋法、共价键合法、吸附法和层层自组装法等。然而，这些固定方式主要通过共价或非共价方式将分子识别基元固定在膜基质表面因此，分子识别基元存在易于渗漏、酶活性中心被包埋、酶活性易于损失等缺点。

聚合物纳米粒子具有制备简单、比表面积大等优点，常常用作载体实现对小分子药物等功能因子的负载与输送。近几年，我们课题组另辟蹊径，发展了一系列基于聚合物纳米粒子制备的分子印迹传感器([CN 101776635 A]，[CN 105241928 A])，在较宽范围实现了对模板分子的低浓度检测，由此验证了小尺寸聚合物纳米粒子在传感涂层领域的优势特性。然而，这些传感涂层的制备方法的主要集中在电沉积独立的分子识别聚合物纳米粒子上，因此其在实际生产中有一定局限性。在前期研究基础上，我们在保证传感器的检测功能性基础上，也更着重从传感涂层的制备可控性与结构稳定性来构筑综合性能更为稳定的传感器系统。目前，通过一步电泳共沉积将负载分子识别基元的聚合物纳米粒子与无机纳米导电基元修饰在电极表面制备复合传感涂层，并将其用于构造生物传感器的方法尚未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明旨在提供一种基于电泳沉积技术将载有分子识别基元的聚合物纳米粒子与无机导电纳米粒子一步共沉积在传感器电极表面制备复合传感涂层并将其用于构建生物传感器的方法。本发明中以聚合物纳米粒子为载体固定分子识别基元，能有效提高分子识别基元的固定量；此外，聚合物基质材料能为分子识别基元提供优异的微环境，从而能长期保持分子识别基元的活性。而通过一步共沉积法将负载分子识别基元的聚合物纳米粒子与无机导电纳米粒子沉积在电极表面，可以通过调节无机导电纳米粒子的含量对传感涂层的导电性能进行优化调控。所制备的复合传感涂层能结合聚合物纳米粒子的“软”与无机导电纳米材料的“硬”，从而能有效提高涂层的物理机械稳定性，传感涂层用于构建传感器具有灵敏度高、长期稳定性好等优点。

本发明的技术方案如下：

一种基于电泳共沉积制备复合传感涂层的方法，负载分子识别基元聚合物纳米粒子的制备、混合沉积液的制备、复合传感涂层的制备的具体步骤如下：

(1)负载分子识别基元聚合物纳米粒子的制备

将离子型聚合物溶于良溶剂，得到离子型聚合物溶液；随后将分子识别基元水溶液逐滴加入到离子型聚合物溶液中，搅拌2～48h使聚合物与分子识别基元组装完全；接着将所得溶液转入透析袋隔水透析以除去良溶剂与未负载的分子识别基元，即得负载分子识别基元聚合物纳米粒子溶液。

所述离子型聚合物为含有独立的羧基、羟基、氨基基团中一种或多种的聚合物；所述良溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氧六环、四氢呋喃、乙腈中的一种或多种的混合溶剂；所述分子识别基元为酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸中的一种；所述分子识别基元负载在聚合物纳米粒子的内部或表面；

(2)混合沉积液的制备

配制一定浓度的负载分子识别基元聚合物纳米粒子溶液，调节pH使其带电荷，向其中加入质量分数为0.1％～10％的无机导电纳米材料，搅拌使聚合物纳米粒子与无机导电纳米材料混合均匀，得到混合沉积液静置备用；