[发明专利]离子液体共价修饰石墨烯－类水滑石复合膜固定蛋白修饰电极及其制备方法和检测应用

摘要

本发明公开了一种离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石复合材料固定蛋白修饰电极及其制备方法和检测三氯乙酸的应用。本发明利用离子液体特殊的溶解性和高的导电性，通过共价修饰法将其引入石墨烯‑剥离类水滑石复合材料表面，制备了离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石杂化物，采用滴涂法制备了离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石复合材料固定蛋白修饰电极。本发明所得修饰电极在提高血红蛋白直接电化学和电催化性能方面发挥了离子液体、石墨烯和剥离类水滑石片的协同效应，提高了修饰电极的导电性、分散性以及生物相容性。构筑的基于生物修饰电极的第三代三氯乙酸传感器，具有检测限低、检测范围宽和米氏常数小等优点。

主权项

一种离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石复合材料固定蛋白修饰电极，其特征在于由基底电极层和离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石复合材料固定蛋层组成；所述离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石复合材料是由氨基功能化离子液体通过环氧开环共价修饰氧化石墨烯‑剥离类水滑石复合物制得；蛋白质通过滴涂法固定在离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石片杂化材料上形成复合蛋白层；所述离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石复合材料固定蛋白修饰电极，其特征在于所述剥离类水滑石片为钴铝型，记为ELDH；所述蛋白质为牛血红蛋白，记为Hb；所述基底电极为离子液体修饰碳糊电极，记为CILE，所述氧化石墨烯记为GO，所述石墨烯记为GR，所述离子液体为1‑丁基‑3‑氨丙基咪唑四氯硼酸盐，记为IL，其结构式如下：所述离子液体共价修饰石墨烯‑剥离类水滑石复合材料固定蛋白修饰电极的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：(a)GO‑ELDH纳米杂化材料的制备采用hummer法制备GO，并将一定量所得的GO分散于甲酰胺中，使其浓度为1mg/mL，超声分散1小时，3000rpm离心10min除去未剥离的GO，得到剥离的GO分散液；将该GO分散液与浓度为1mg/mL的ELDH甲酰胺胶体溶液等体积充分混合，室温密闭条件下搅拌12小时，5000rpm离心10min后，所得棕黑色沉淀即为GO‑ELDH杂化物；(b)IL‑GR‑ELDH杂化材料的制备称取步骤(a)中所得的GO‑ELDH杂化物10～40mg分散于去离子水中，使其浓度为0.5mg/mL，缓慢加入5～20mg IL和5～20mg KOH后超声处理30min；将超声后的分散液于80℃下加热搅拌24h，4000rmp离心5min，依次用水和无水乙醇洗涤3次，所得黑色固体颗粒即为IL‑GR‑ELDH杂化物；(c)CILE的制备将石墨粉与离子液体正丁基吡啶六氟磷酸盐以2:1的质量比加入研钵中，加热到80℃条件下均匀混合，向该粉末状混合物中滴加1mL粘合剂液体石蜡，再将混合物充分研磨好后填入直径为4mm的玻璃管中，管内插入铜丝作为导线，将玻璃管中的固体混合物压实，得到CILE，使用前将该电极表面打磨光滑；(d)IL‑GR‑ELDH复合材料固定蛋白修饰电极的制备将步骤(b)中得到的IL‑GR‑ELDH杂化材料用去离子水配制成浓度为0.5mg/mL的浆状液，取8～12μL该浆状液滴涂在步骤(c)中所得的CILE表面，自然晾干后再在电极上滴涂8～12μL浓度为10mg/mL的Hb水溶液，自然晾干后，继续滴涂6μL浓度为1.0mg/mL的壳聚糖醋酸溶液，自然干燥后得到IL‑GR‑ELDH‑Hb/CILE生物修饰电极。