[发明专利]一种基于水滑石-天然高分子化合物/HRP复合材料的H2O2酶生物传感器制备方法

说明书

本发明涉及一种基于水滑石‑天然高分子化合物/HRP复合材料的H₂O₂酶生物传感器制备方法，属于生物传感技术领域。本发明利用水滑石/天然高分子材料/HRP修饰玻碳电极中固定化的HRP催化还原H₂O₂，实现对H₂O₂的定性定量检测。相对于国内现有酶生物传感器的制备方法，水滑石或类水滑石具有优异的电子传导和信号放大特性，结合天然高分子材料优异的成膜性，极强水的通透性和生物相容性，其分子中的‑OH、‑NH₂等键可稳定地将HRP高活性、高通量固定，使得酶传感器的灵敏度和稳定性大大提高。构建的电化学酶生物传感器对H₂O₂的检测具有灵敏度高、检测限较低、线性范围宽、选择性强等优点，且制备方法简单、成本低，具有很高的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种传感器制备方法，具体涉及一种基于水滑石-天然高分子化合物/HRP复合材料的H₂O₂酶生物传感器制备方法，属于生物传感技术领域。

背景技术

H₂O₂作为一种重要的化工产品应用十分广泛，所以H₂O₂检测在生物制药、食品科学、工业分析、环境监测和临床化学等领域具有非常重要的意义。

目前用于检测H₂O₂的主要手段有滴定法、分光光度法、化学发光法、高效液相色谱法以及电化学方法，其中，电化学酶生物传感器由于构置方法简单、灵敏度高、准确度高、选择性好、检测限低、价格低廉、稳定性好、能在复杂的体系中进行快速、在线连续监测而被广泛应用于H₂O₂的测定。

在酶生物传感器的研制过程中，关键就是如何将酶稳定、保持其高活性地固定到基体电极表面而形成传感器的敏感膜。其中，载体是固定化酶技术的关键环节之一，近年来，通过固定生物酶制备H₂O₂生物传感器得到广泛研究，其中以辣根过氧化物酶(HRP)最为普遍。无机纳米材料具有粒径小、比表面积大，表面结合能大，易于与酶稳定结合的特点，可有效提高载酶量及酶的稳定性。

CN102147389A用HRP/纯化凹土纳米复合材料构筑H₂O₂酶传感器。通过将HRP固定于团聚状纳米AuPd粒子上，以此构筑H₂O₂的酶生物传感器[王孟等.食品研究与开发.2012,33(4):51-55]，其检测范围仅为0.1～5000μmol/L，以及将HRP固定于纳米金和碳纳米复合材料表面构筑H₂O₂酶生物传感器[李书芳等.河南大学学报(自然版).2018,48(2):246-252]的检测范围仅为2.91～980.00μmol/L。但酶分子与无机纳米载体间作用力弱，检测过程中容易脱落，稳定性不高，使用效率低。天然高分子材料具有来源广泛、生物相容性好、成本低廉等优点，可用于改善酶的稳定性和使用效率，从而用做固定化酶的载体材料。为了改善酶生物传感器的检测性能，以无机纳米为基础的无机/天然高分子复合材料因兼备了无机、天然高分子材料的特点，其理化性质在一定程度上突破了单一材料的限制，为酶更好发挥性能提供更加优良的载体。用纳米氧化铝/壳聚糖/纳米金-HRP复合材料构建HRP酶传感器,其对H₂O₂的电化学检测仅为0.3～270μmol/L[张卫军等.分析测试学报.2010,29(4):353-358]，而且成本高，制备过程繁琐，贵金属资源有限，限制其商业化应用。

发明内容