[发明专利]葡萄糖的非酶催化传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种葡萄糖的非酶催化传感器及其制备方法。Meso‑四（4−（N−甲基吡啶基））卟啉合铁(Ⅲ)分子（简称FeTMPyP）将修饰有杯芳烃的金纳米颗粒自组装成三维的金纳米结构，将构建的三维金纳米体系组装到修饰有同样杯芳烃的金电极上，则制得由三维金纳米构成的葡萄糖传感器，可以在电化学条件下对过氧化氢和葡萄糖进行双催化达到葡萄糖传感器的作用。本发明利用卟啉对金纳米进行三维结构的自组装，在很大程度上拓展了杯芳烃功能化的金纳米颗粒的应用，将会使功能化金纳米颗粒在未来的生产、生活以及科研中得到更为广泛的应用，为疾病监测和工业生产中的葡萄糖的检测提供了更为便捷的方法。

技术领域

本发明涉及一种葡萄糖模拟酶传感器及其制备方法，特别是一种三维金纳米构建的葡萄糖的非酶催化传感器及其制备方法。

背景技术

葡萄糖含量的检测在医疗诊断，食品工业，生物技术等许多领域都有十分重要的应用。利用葡萄糖氧化酶对葡萄糖的特异性催化能力构建电化学生物传感器一直是当前研究的热点。但是由于酶分子固有的不稳定性，受到各种环境因素的影响，如温度、氧气浓度、pH值、湿度、表面活性剂、有机试剂等等，限制了酶生物传感器在发酵过程以及人体血液的连续检测中的应用。因此，我们急需制备一种成本较低、高选择性、可快速可靠安全检测葡萄糖的非酶葡萄糖传感器，这对于临床医疗的检测，疾病前期的诊断，食品发酵工业的生产具有重要意义。

近年来，越来越多的科研工作者开始关注非酶葡萄糖传感器，非酶的传感器用于检测葡萄糖基本上可以解决酶生物传感器的缺点。据文献报道，很多研究者使用一些金属纳米材料，如Pt、Au、Cu等新型电催化材料来修饰电极用于检测葡萄糖，这些非酶传感器表现出如响应迅速，灵敏度高，检测限低，稳定性好，成本低廉等诸多优点。但这些新型材料也表现出一定的缺点，比如其氧化选择性并比酶电极传感器低，在实际样品检测时，共存的抗坏血酸和尿酸等分子会对葡萄糖检出产生干扰。且部分非酶葡萄糖传感器成本也比较高，容易发生氯离子中毒等等，这些缺点都大大限制了它们的应用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种葡萄糖的非酶催化传感器。

本发明的目的之二在于该传感器的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下机理：通过金-硫键将磺酸基杯芳烃修饰到金纳米颗粒表面，一步合成出磺酸基杯芳烃功能化金纳米颗粒(pSC-AuNPs)。因为Meso-四(4-(N-甲基吡啶基))卟啉合铁(Ⅲ)分子(以下简称FeTMPyP)所含有的氨甲基可以结合金纳米上修饰的杯芳烃，引起pSC-AuNPs分散性的降低并直接致使金纳米颗粒之间自组装形成网状三维结构。将构建完毕的三维金纳米体系组装到杯芳烃修饰的金电极上，制得基于三维金纳米体系的葡萄糖电化学传感器，在外加电压条件下催化过氧化氢和葡萄糖，利用卟啉良好的电子传递能力，极大地提高了反应效率和葡萄糖的检测限，在生产应用中有很好的指导意义。

利用三维金纳米模拟酶构建葡萄糖传感器，其特征在于通过FeTMPyP将修饰有磺酸基杯芳烃的金纳米颗粒自组装成三维的金纳米结构，这种结构具有模拟葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的催化活性，所述的金纳米颗粒的粒径：约为20nm。同时将构建的三维金纳米体系组装到修饰金电极上，可以在外加电压条件下对过氧化氢和葡萄糖进行双催化达到葡萄糖传感器的作用。

根据上述机理，本发明采用如下技术方案：

一种葡萄糖的非酶催化传感器，该传感器由三电极系统的电化学工作站组成，其中参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为修饰有三维金纳米结构的金电极，其特征在于修饰有三维金纳米结构的金电极是通过Meso-四(4-(N-甲基吡啶基))卟啉合铁(Ⅲ)分子将修饰有磺酸基杯芳烃的金纳米颗粒自组装成三维的金纳米结构，所述的金纳米颗粒的粒径为15～25nm之间，同时将构建的三维金纳米体系组装到修饰有同样杯芳烃的金电极上修饰有三维金纳米结构的金电极。

一种制备上述的葡萄糖的非酶催化传感器的方法，其特征在于所述的该方法的具体步骤为：