[发明专利]一种基于MOFs的生物传感器电极及其制备方法和葡萄糖生物传感器

说明书

本申请提供了一种基于MOFs的生物传感器电极，包括导电电极基材和负载在导电电极基材上的修饰层,修饰层包括MOFs/导电聚合物复合材料和生物酶，MOFs/导电聚合物复合材料与生物酶通过酰胺键连接；在MOFs/导电聚合物复合材料中，MOFs为氨基功能化MOFs，导电聚合物包括聚(N‑苯基甘氨酸)和聚(N‑苯基甘氨酸)衍生物中的一种或多种。该生物传感器电极具有良好的结构稳定性和生物相容性，将其作为葡萄糖生物传感器的工作电极时，可提高葡萄糖生物传感器的灵敏度、降低检测限、增大浓度检测范围。本申请还提供了一种生物传感器电极的制备方法和葡萄糖生物传感器。

技术领域

本申请涉及电化学传感器技术领域，具体涉及一种基于MOFs的生物传感器电极及其制备方法和葡萄糖生物传感器。

背景技术

糖尿病是一种由葡萄糖代谢紊乱引起的慢性疾病。对于糖尿病患者来说，血糖的检测对糖尿病的诊断、治疗和管理具有重要的意义。葡萄糖生物传感器是以酶作为识别分子，利用酶的催化反应将体内血糖的浓度信息转变为电流信号，从而实现对血糖的检测。然而，游离酶的稳定性较差、容易失活，在检测过程中酶难以与底物和产物分离，导致生物传感器电极的检测灵敏度低。现有的酶固定方法需要使用交联剂来将酶固定在电极表面，该方法步骤繁琐，生产效率低，并且制备出的生物传感器电极还存在着结构稳定性差、生物相容性差的问题。因此，有必要提供一种具有高灵敏度、良好稳定性和生物相容性的生物传感器电极及其制备方法，以实现对血糖灵敏而准确的检测。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种生物传感器电极，该生物传感器电极具有良好的结构稳定性和生物相容性，将其作为葡萄糖生物传感器的工作电极时，可提高葡萄糖生物传感器的灵敏度、降低检测限、增大浓度检测范围。本申请还提供了一种生物传感器电极的制备方法。

本申请第一方面提供了一种基于MOFs的生物传感器电极，所述生物传感器电极包括导电电极基材和负载在所述导电电极基材上的修饰层,所述修饰层包括MOFs/导电聚合物复合材料和生物酶，所述MOFs/导电聚合物复合材料与所述生物酶通过酰胺键连接；所述MOFs/导电聚合物复合材料中，所述MOFs为氨基功能化MOFs，所述导电聚合物包括聚(N-苯基甘氨酸)和聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的一种或多种。

本申请的生物传感器电极在导电电极基材上负载修饰层，修饰层中的生物酶起到物质识别的作用，生物酶能够催化葡萄糖产生酶促反应，酶促反应过程会产生电活性物质，从而将葡萄糖的含量信息转变为电信号。修饰层中的MOFs/导电聚合物复合材料具有丰富的氨基和羧基官能团，能够与生物酶形成酰胺键从而将生物酶固定在导电电极基材上，增强生物传感器电极的稳定性；并且MOFs/导电聚合物复合材料能够作为分子导线使电子在生物酶与导电电极基材之间传递，提高生物传感器电极的导电性；除此之外，MOFs/导电聚合物复合材料还具有良好的生物相容性，有利于生物传感器电极在生物体中的应用。

可选地，所述氨基功能化MOFs包括NH₂-UiO-66和NH₂-MIL-101中的一种或多种。

可选地，所述聚(N-苯基甘氨酸)的聚合度为10-100。

可选地，所述聚(N-苯基甘氨酸)衍生物的聚合度为10-100。

可选地，所述聚(N-苯基甘氨酸)衍生物包括如式(Ⅰ)所示的结构单元A：

可选地，所述结构单元A在所述聚(N-苯基甘氨酸)衍生物中的摩尔占比为1％-3％。

可选地，所述聚(N-苯基甘氨酸)衍生物还包括如式(Ⅱ)所示的结构单元B：

可选地，所述结构单元A与所述结构单元B的摩尔比为1∶(0.01-0.3)。