[发明专利]一种基于羟基磷灰石掺杂碳纳米纤维和肌红蛋白修饰电极的制备方法及其电化学分析应用

说明书

本发明公开了一种基于羟基磷灰石掺杂碳纳米纤维(HA‑CNF)和肌红蛋白(Mb)修饰电极的制备方法及其分析应用，所述制备方法包括以下步骤：按照质量比（1.5~2.5）:1取石墨粉与离子液体N‑己基吡啶六氟磷酸盐(HPPF₆)用于制备碳离子液体电极(CILE)；利用静电纺丝和高温碳化法制备的HA‑CNF复合材料为修饰剂，取6~10μL HA‑CNF和Mb的混合液滴涂在CILE表面，其中HA‑CNF浓度范围在1.0~2.2mg/mL,Mb的浓度范围在10~20 mg/mL。在室温下避光自然晾干得Mb/HA‑CNF/CILE电极；最后取4~8μL 0.3~0.7%Nafion乙醇溶液滴涂在Mb/HA‑CNF/CILE电极表面，室温下避光晾干后即得Nafion/Mb/HA‑CNF/CILE电极。本发明制得的修饰电极对三氯乙酸和亚硝酸钠两种物质的电催化还原效果良好，具有较宽的线性范围和较低的检测限。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料，化学修饰电极与电分析化学技术领域，尤其涉及一种基于羟基磷灰石掺杂碳纳米纤维和肌红蛋白修饰电极的制备方法及其电化学分析应用。

背景技术

静电纺丝技术的原理是使高分子溶液带电，通过电路将喷丝口和接受装置串联在高压电场中；当由电路产生的静电吸引力大于高分子溶液之间的表面张力时，高分子溶液会从纺丝喷头中喷出，喷出的带电液滴在电场中运动；与此同时，带电液滴在电场中被拉伸和卷曲，由于纺丝溶剂在不断被蒸发干，纺丝的直接可缩小到几百或几十纳米，并最终在接收器上得到纺丝材料；静电纺丝技术可以制备包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维等不同种类的纳米纤维；静电纺丝装置主要分为3个部分：高压直流电源是提供电压，在喷丝装置与目标电极之间形成强电场，以便对带电聚合物进行高倍拉伸；喷丝装置一般有储液装置和喷丝部分组成；目标电极的作用是提供负极以便收集纤维。

生物体的骨骼一种是由I型胶原纤维和羟基磷灰石组成的纤维增强复合材料，其中羟基磷灰石矿物质是人体骨骼和脊椎动物硬组织中的组成部分，具有卓越的生物相容性、骨传导率和生物活性；由于这些优良的性能，在医学方面用于脊柱融合术和骨缺损治疗；但是羟基磷灰石的机械性能比较差，限制了其在医学领域的广泛应用；通过静电纺丝技术制备的纳米纤维，具有优异的生物相容性、机械强度大、密度低等优点；进一步通过高温碳化纳米纤维可得到羟基磷灰石掺杂碳纳米纤维；碳纳米纤维适合作为羟基磷灰石的附着载体，同时，由于羟基磷灰石的存在，碳纳米纤维-羟基磷灰石表现出了优异的协同效应。

化学修饰电极是将修饰物固定在工作电极表面制备的一种新型工作电极，由于修饰物的存在而使电极表现出特定的化学和电化学性能，已成为电化学和电化学分析领域的研究热点；电化学酶传感器是将生物酶固定在电极表面与电极表面进行直接电子传递，实现了化学信号到电信号的转变。

肌红蛋白(Myoglobin, Mb)是一种氧结合血红素蛋白，它是由一条肽链和一个血红素辅基组合的蛋白；其中血红素是铁卟淋化合物，它由4个吡咯通过4个甲炔基相连成一个大环，Fe²⁺居于环中；血红素的Fe²⁺与4个吡咯环的氮原子形成配位键，另2个配位键1个与F8组氨酸结合，1个与O₂结合，故血红素为肌红蛋白的电化学活性中心。

三氯乙酸(TCA)是有机卤素环境污染物之一，广泛应用于农业和公共安全领域，也经常存在于用次氯酸消毒过的饮用水中；亚硝酸盐是肉制品及其它食品加工过程中常用的一种食品添加剂；如果食品中亚硝酸盐含量超过国家标准30mg/kg时，就会产生有毒有害物质，引起食品中毒。

综上，研发一种新型纳米材料和血红素蛋白质修饰电极，达到对三氯乙酸和亚硝酸盐这两种物质能快速且准确检测显得尤为重要。

发明内容