[发明专利]基于具有电催化活性的类蛋白质纳米线构建电化学生物传感器用于过氧化氢及葡萄糖检测

说明书

本发明公开了具有电催化活性的类蛋白质纳米线的电化学生物传感器用于过氧化氢及葡萄糖检测，具体步骤如下：(1)将石墨烯溶于醋酸缓冲液中，于超声清洗器中超声分散得到石墨烯分散液；(2)将石墨烯电沉积到裸玻碳电极，然后将GSH‑Ag(I)CP与0.05％wt Nafion混合滴涂于GO/GCE上，得到电化学传感器CP/GO/GCE。利用CP/GO/GCE这一体系对不同浓度过氧化氢的不同的电化学响应，以及在葡萄糖氧化酶的作用下葡萄糖被氧化产生过氧化氢的反应，得到CP/GO/GCE体系对不同浓度葡萄糖的电化学响应，从而用于检测过氧化氢和葡萄糖的浓度，优点是特异性好、灵敏度高、检测速度快、结果准确可靠、成本低且可用人体血液葡萄糖含量检测。

技术领域

本发明涉及电化学生物传感器，尤其是涉及具有电催化活性的类蛋白质纳米线构建电化学生物传感器用于过氧化氢及葡萄糖检测，并成功地应用于人体中血糖浓度检测，属于功能材料和生物传感技术领域。

背景技术

葡萄糖(Glu)是自然界分布最广泛的单糖，葡萄糖是活细胞的能量来源和新陈代谢的中间产物，即生物的主要供能物质，是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质。血液中的糖分称为血糖，绝大多数情况下都是葡萄糖。体内各组织细胞活动所需的能量大部分来自葡萄糖，所以血糖必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要。正常人在空腹血糖浓度为3.9～6.0mM。低血糖给患者带来极大的危害，轻者引起记忆力减退、反应迟钝、痴呆、昏迷，直至危及生命。部分患者诱发脑血管意外，心律失常及心肌梗塞；而糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有引起。糖尿病时长期存在的高血糖，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。因此，开发一种快速、高效的葡萄糖检测技术显得尤为重要。

过氧化氢(H₂O₂)是自然界中常见的物质，过氧化氢自身具有细胞毒性，可作为一种信号分子，对激活生物细胞、细胞凋亡等生物过程会产生一定的影响，体内的过氧化氢来源很有好几种途径，主要是在新陈代谢中，物质氧化分解过程中产生。呼吸链电子传递过程中可产生超氧粒子O^2-，其他物质氧化时也可产生超氧粒子，超氧粒子进一步生成过氧化氢和OH^-。过氧化氢可致人体遗传物质DNA损伤及基因突变，过氧化氢与老年帕金森氏病、脑中风、动脉硬化及糖尿病性肾病和糖尿病性神经性病变的的发展密切相关，因此对于过氧化氢的分析检测具有较大的现实意义。

近年来，由于独特的结构拓扑学和相关的光物理性质使得超分子化学迅速发展，主要通过分子间非共价键相互作用，包括氢键作用、静电作用、π-π堆积、疏水作用以及币族金属-金属相互作用，合理地设计并合成系列功能化的高维超分子结构体系。其中，基于d¹⁰币族金属离子“metallophilicity”相互作用、巯基-金属间相互作用以及金属-金属间相互作用构建的超分子结构体系引起广泛关注。目前，以巯基类分子为配体所形成的银离子配位聚合物尤为引人注目，该类配位聚合物以线性的方式配位，每一股链系由近似平面Z-型的-S(R)-Ag(I)-S(R)-Ag(I)-S(R)-Ag(I)-片段组成。当我们采用的配体是含巯基多肽结构的时候，通过Ag(I)-Ag(I)和巯基-Ag(I)的相互作用形成具有类蛋白结构的配位聚合物。因此我们采用谷胱甘肽(GSH)为配体，与Ag(I)形成了类蛋白结构的配位聚合物纳米线，由于其具有良好的导电性、催化性能及生物兼容性，能有效电催化H₂O₂还原，进而检测出电信号，非常适合用于开发电化学生物传感器。