[发明专利]一种磷掺杂MXene修饰电极的酪氨酸酶生物传感器及其制备方法及应用

说明书

一种磷掺杂MXene修饰电极的酪氨酸酶生物传感器及其制备方法及应用，属于电化学生物传感器技术领域。本发明包括玻碳电极；所述玻碳电极为表面修饰酪氨酸酶/磷掺杂MXene/壳聚糖的玻碳电极。其制备方法为：配置酪氨酸酶/磷掺杂MXene/壳聚糖混合溶液，滴加到玻碳电极表面，得到酪氨酸酶生物传感器。将其应用于儿茶酚，即邻苯二酚的检测中。本发明的生物传感器制备方法具有简单、成本低廉、制作快速，并且酶活性高、检测精度和效率高、检出限低等特点，可以实现对儿茶酚的高效检测。

技术领域

本发明涉及一种磷掺杂MXene修饰电极的酪氨酸酶生物传感器及其制备方法及应用，具体涉及一种用于儿茶酚的痕量检测的酪氨酸酶生物传感器，属于电化学生物传感器技术领域。

背景技术

儿茶酚，学名邻苯二酚，在茶叶、水果以及蔬菜中广泛存在，是酶促褐变反应的重要底物之一，在制药和化工生产中也具有广泛作用。近年来，研究人员针对茶叶中儿茶酚类物质，比如原儿茶酸、鞣花酸等的抗氧化、抗病毒、抗癌症作用展开了广泛研究。目前，儿茶酚的测定主要是气相色谱、毛细管电泳或者高效液相色谱法等。该类方法灵敏度高、稳定性好，但是检测费时费力且设备昂贵、操作复杂、检出限仍较高。因此，开发简便、灵敏度高、检出限低的儿茶酚的痕量检测方法对于研究儿茶酚在生物体内的利用度具有重要意义。

酪氨酸酶（或多酚氧化酶）是一种含铜金属酶，广泛存在于动物、植物和微生物体内，是黑色素形成的主要催化剂。它具有双功能催化作用，既能催化邻位不含取代基的单酚类或多酚类物质的羟基化反应，又能催化邻苯二酚的脱氢反应。在分析领域中，基于酪氨酸酶的催化机理，酪氨酸酶常被用来制备电化学生物传感器对广泛的酚类化合物进行检测。因此，在环境污染检测、食品成分检测、医疗保健检测等方面，酪氨酸酶生物传感器具有广阔的应用前景和商业化应用潜力。虽然目前基于酪氨酸酶电化学生物传感器的研究工作不少，但其不能处理复杂的实际成分检测、检测性能不高和不稳定等问题仍需解决。

MXene材料是一种新型的二维层状材料，由层状化合物MAX材料在氢氟酸溶液中刻蚀处理制得。其中，M为过渡金属元素，A为Ⅲ、Ⅳ主族元素，X为C或N元素。因具有与石墨烯相似的二维结构而命名MXene。MXene材料具有高比表面积、高导电性和化学稳定性，已被报道用于生物传感器和药物载体等领域，其用于修饰生物传感器电极不仅提高酶的电子传导性，提高其检出限和灵敏度，还可改善酶的稳定性，具有巨大应用潜力。已有文献报道杂原子掺杂（N、S等）MXene可以进一步提高其导电性和比表面积。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种磷掺杂MXene修饰电极的酪氨酸酶生物传感器及其制备方法及应用，所述酪氨酸酶生物传感器具有选择性好、催化活性高、反应速度快、线性范围宽、检测下限低、储存稳定性好等优点，可对儿茶酚进行痕量分析。其制备方法简单、成本低、可在线检测，适于应用在食品、生物监测。

本发明的技术方案，一种基于磷掺杂MXene修饰电极的酪氨酸酶生物传感器，所述生物传感器包括一玻碳电极，所述玻碳电极为表面修饰酪氨酸酶/磷掺杂MXene/壳聚糖的玻碳电极。

本发明还提供了一种上述基于磷掺杂MXene修饰电极的酪氨酸酶生物传感器的制备方法，包括以下步骤：

（1）配置酪氨酸酶溶液：使用浓度为1~100mmol/L、pH为3.5~9.5的磷酸缓冲溶液，配置浓度为1~10 mg/mL的酪氨酸酶溶液；

（2）配置磷掺杂MXene溶液：使用水为溶剂，配置浓度为1~10mg/mL的MXene溶液，超声0.5h以上；

（3）配置壳聚糖溶液：使用水为溶剂，配置浓度为1~10mg/mL的壳聚糖溶液，超声0.5h以上；