[发明专利]一种基于酪氨酸酶纳米胶囊电化学传感器的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种基于酪氨酸酶纳米胶囊的电化学传感器的制备方法及其应用，首先是酪氨酸酶的表面修饰：加入含烯基的基团，通过吸附、共价交联等方式将带烯基的小分子固定到酶分子的表面，使其成为可聚合的酶单分子；然后是原位自由基聚合：将稳定剂、单体、交联剂和引发剂加入到经表面修饰的酪氨酸酶溶液中，经原位自由基聚合，使聚合物在酶分子表面形成一薄层网状聚合物，形成酶单分子纳米胶囊；冷冻干燥得到所述酪氨酸酶纳米胶囊；最后是制备基于酪氨酸酶纳米胶囊的电化学传感器。该传感器不仅灵敏度高、检测限低、选择性高，而且稳定性高、可靠便携、成本低、制备方法简单。

技术领域

本发明属于生物传感器领域，特别是涉及一种基于酪氨酸酶纳米胶囊电化学传感器的制备方法及其应用。

背景技术

双酚A，作为一种环境雌激素，能够模拟体内的天然激素，与激素受体结合，影响本来身体内激素的量，干扰内分泌、免疫和生殖系统。它主要用来合成聚碳酸酯、环氧树脂等塑料产品，是合成塑料的重要单体。也用于生产一些增塑剂、阻燃剂等精细化工产品中。在塑料制品的制造过程中，添加双酚A可以使其具有无色透明、耐用、轻巧和突出的防冲击性等特性，作为金属容器内涂层能有效防止酸性蔬菜和水果从内部侵蚀金属容器，因此广泛用于重复使用的奶瓶、水杯、厨房用品、玩具、医疗器械等数百种日用品的制造以及一次性使用的食品包装材料、饮料瓶等等。在与食品接触的过程中，双酚A常常会发生微量的迁移而影响着消费者的安全。释放出来的双酚A主要通过口、鼻和皮肤毛孔进入人体，对人体造成一定的危害，比如肥胖、胎儿畸形、癌症、内分泌严重失调等。近年来，很多国家都已禁止在婴幼儿奶瓶中使用BPA，并强制要求检测与食品接触的PC等塑料中的双酚A，从源头上监测和控制双酚A的危害。欧盟于2012年将该物质禁止在婴儿食品奶瓶中的使用。通过近年来一系列的风险评估后，此次欧盟决定修改其在塑料制品中双酚A的特定迁移限量值SML，将其由原来的0.6mg/kg修订至0.05mg/kg食品。针对这一需求，亟需发展用于食品容器、包装材料等日用品中双酚A快速、低成本检测的方法。

目前针对双酚A的检测方法主要有分光光度法、电泳法、色谱法、色谱质谱联用法，然而这些传统型的检测方法存在一定的弊端：前处理要求严格且耗时，仪器设备体积庞大且费用高，对操作人员的技术要求非常高。而作为新兴的电化学生物传感器正好可以满足双酚A快速、低成本检测的需求，具有微型化、便携式、低成本、无需复杂耗时的样品前处理的优势，而且操作简单、灵敏度和选择性高，同时还能实现在点现场检测和连续在线检测。然而生物传感器的稳定性差是限制其广泛应用的最主要因素。

酶单分子纳米胶囊的研制对提高生物传感器的稳定性起着至关重要的作用。酶单分子纳米胶囊通过模拟细胞反应器原理，在酶单分子表面包裹一层具有半透膜性质的聚合物薄膜，利用纳米胶囊提供的生物相容性微环境和空间限制效应，解决固载在电极表面的酶分子存储和使用稳定性差、易失活的难题，显著提高生物传感器的长期存储稳定性和使用稳定性、热稳定性、酸碱稳定性、耐有机溶剂性等。

迄今为止，国内外上还没有利用酪氨酸酶纳米胶囊来制备电化学传感器来提高其稳定性并应用于检测酚类化合物。所以针对酚类化合物的检测，发明了一种灵敏度高、检测限低、响应速度快、稳定性好且价格低廉的酪氨酸酶纳米胶囊电化学传感器，有望直接应用于水体样品中酚类化合物的现场快速检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高稳定性的酪氨酸酶纳米胶囊电化学传感器的制备方法及其应用，基于酪氨酸酶纳米胶囊的电化学传感器不仅灵敏度高、检测限低、选择性高、可靠便携、成本低、制备方法简单，最主要的是其长期存储稳定性和使用稳定性、热稳定性、酸碱稳定性、耐有机溶剂性等都优于酪氨酸酶电化学传感器，并且能够用于现场筛查检测环境污染物，尤其是水体中的酚类化合物。本发明提供酪氨酸酶纳米胶囊电化学传感器的制备及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一方面提供一种电化学传感器，所述电化学传感器使用酶纳米胶囊作为酶电极生物识别分子或者酶电极生物识别元件的一部分；所述酶纳米胶囊为酪氨酸酶纳米胶囊。