[发明专利]一种基于肌红蛋白-石墨烯管修饰电极的电化学酶传感器的构建及应用

说明书

本发明公开了一种基于肌红蛋白(Mb)‑石墨烯管(Graphene tube,GT)修饰电极的电化学酶传感器的构建及应用。以离子液体修饰碳糊电极(CILE)为基底电极，利用分层滴涂法将GT和Mb分别修饰于CILE表面，并在室温中干燥后在其表面覆盖一层Nafion保护膜，从而构建一种具有良好电催化性能的电化学酶传感器。通过循环伏安法(CV)对所构建的酶传感器进行电化学性能检测，并进一步探究其对三氯乙酸(TCA)的电催化还原性能，结果表明该电化学酶传感器对TCA具有良好的电催化还原性能，并求解了相关的电化学参数。

技术领域

本发明涉及电化学及酶传感器领域，涉及一种电化学酶传感器的构建方法及应用，并通过循环伏安法(CV)的响应信号来分析检测该传感器的相关性能。

背景技术

肌红蛋白(Myoglobin，Mb)是一种广泛存在于肌肉细胞中的水溶性蛋白，由一条肽链和一个血红素辅基组合而成，含有一个亚铁血红素基团，能够与H₂O、CO、OH^-等分子或离子发生配位或键合，在细胞中起到储氧和载氧的作用。由于其价格低廉易得，分子结构简单，因此常作为探索生命过程中电子传递机理的模型分子。以此为基础，构建的电化学生物传感器，具有响应迅速，灵敏度高，操作简单等特点，正逐步应用于医学检测，生化分析和环境监控等领域。

纳米材料因其纳米尺寸效应而具有超常规的特性，如大比表面积、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、光电效应等，在生物传感器方面得到了广泛应用。石墨烯管(GT)具有石墨烯和单壁碳纳米管的双重结构，兼具两种材料的特殊性能，由于其优良的导电、导热、大比表面等特性，不仅可用于电池、电容材料以增强产品的性能，也适合作为储能材料或导电材料应用在汽车、燃料电池、透明导电膜等方面，应用前景广阔。

氯化消毒法是自来水厂常用的消毒方法，用于保证其微生物学指标合格以防止病毒传播。三氯乙酸(TCA)作为该消毒方法主要的副产物，常残存于次氯酸消毒的水体中，对人体健康产生危害，存在“致癌、致畸、致突变”的风险。世界卫生组织(WHO)明确规定，水环境中TCA的安全存量为100 μg·L^-1。

因此，开发一种基于石墨烯纳米管修饰的酶传感器并可用于TCA快速响应和高灵敏检测的新型电化学酶传感器，显得尤为重要。

发明内容

本发明提供一种制备工艺简单、适用性好、便于推广使用、成本低廉的基于肌红蛋白-石墨烯管修饰电极的电化学酶传感器的构建及应用。该传感器由导电性能良好的电极界面和固定在电极界面上的肌红蛋白构成，并应用于TCA的电催化还原，表现出良好的选择性、灵敏性和稳定性。

1. 本发明所述的一种基于肌红蛋白-石墨烯管修饰电极的电化学酶传感器的构建，包括如下步骤：

(1) 离子液体修饰碳糊电极(CILE)的制备：称取质量比为2:1的石墨粉和离子液体1-己基吡啶六氟磷酸盐(HPPF₆)，置于研钵中充分研磨均匀，并填充入玻璃电极管中，内插铜丝作为导线后压实，即得CILE，使用前将其表面打磨成镜面；

(2) Nafion/Mb/GT/CILE修饰电极的制备：分别配制一定浓度的Mb和GT水溶液，取5~10μL GT溶液滴涂于CILE 表面，室温自然晾干后，继续滴涂5~10 μL Mb溶液，室温自然晾干，最后滴涂5~10 μL 0.5% Nafion溶液，室温自然晾干即得修饰电极Nafion/Mb/GT/CILE。

2. 本发明所述的基于肌红蛋白-石墨烯管修饰电极的电化学酶传感器的应用，包括如下步骤：