CN101285791A - 一种安培型生物传感器电极及其制备方法 - Google Patents
一种安培型生物传感器电极及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101285791A CN101285791A CNA200810061622XA CN200810061622A CN101285791A CN 101285791 A CN101285791 A CN 101285791A CN A200810061622X A CNA200810061622X A CN A200810061622XA CN 200810061622 A CN200810061622 A CN 200810061622A CN 101285791 A CN101285791 A CN 101285791A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- acrylonitrile copolymer
- electron mediator
- fiber membrane
- enzyme
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 72
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 26
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 26
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 24
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 24
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 claims description 21
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 claims description 21
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 claims description 18
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 claims description 18
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical group [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- JQRLYSGCPHSLJI-UHFFFAOYSA-N [Fe].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 Chemical compound [Fe].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 JQRLYSGCPHSLJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 claims description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 12
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 12
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- HOGDNTQCSIKEEV-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxybutanediamide Chemical compound NC(=O)CCC(=O)NO HOGDNTQCSIKEEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 12
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- FUTVBRXUIKZACV-UHFFFAOYSA-J zinc;3-[18-(2-carboxylatoethyl)-8,13-bis(ethenyl)-3,7,12,17-tetramethylporphyrin-21,24-diid-2-yl]propanoate Chemical compound [Zn+2].[N-]1C2=C(C)C(CCC([O-])=O)=C1C=C([N-]1)C(CCC([O-])=O)=C(C)C1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=C2 FUTVBRXUIKZACV-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 11
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 claims description 9
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 claims description 8
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 102000007698 Alcohol dehydrogenase Human genes 0.000 claims description 6
- 108010021809 Alcohol dehydrogenase Proteins 0.000 claims description 6
- 108010089254 Cholesterol oxidase Proteins 0.000 claims description 6
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LJCNDNBULVLKSG-UHFFFAOYSA-N 2-aminoacetic acid;butane Chemical compound CCCC.CCCC.NCC(O)=O LJCNDNBULVLKSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 108060006006 Cytochrome-c peroxidase Proteins 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- -1 Itaconic acid Iron porphyrin Chemical compound 0.000 description 4
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 102000018832 Cytochromes Human genes 0.000 description 2
- 108010052832 Cytochromes Proteins 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 229950003776 protoporphyrin Drugs 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- QKRLPMFIDBFKJJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylidenebutanedioic acid;zinc Chemical compound [Zn].OC(=O)CC(=C)C(O)=O QKRLPMFIDBFKJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N Uric Acid Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C2=C1NC(=O)N2 LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N Uric acid Natural products N1C(=O)NC(=O)C2NC(=O)NC21 TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229960005489 paracetamol Drugs 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- 229940116269 uric acid Drugs 0.000 description 1
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种安培型生物传感器电极及其制备方法。以二甲基甲酰胺为溶剂，丙烯腈共聚物和电子媒介体为原料，电化学电极为接受电极，通过静电纺丝在电极表面制备了丙烯腈共聚物和电子媒介体的复合纤维膜，然后用共价法将氧化还原酶固定于纤维表面，形成电极表面的纤维活化层。纤维的活化层具有极大的比表面积、高孔隙率和通孔结构，同时由于含有电子媒介体，因此电极具有较高的响应强度、线性检测范围和稳定性均较高。该介体电化学酶电极具有制备过程简单，可以反复使用，有效酶膜表面积大，抗干扰能力强等特点，适合批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种安培型生物传感器电极及其制备方法，尤其涉及一种静电纺丝制备复合电子媒介体的活化层的方法。
背景技术
电化学生物传感器中，生物敏感膜是关键部分，决定了传感器的质量与功能。基于氧化还原蛋白质和酶(以下统称为酶)的电化学传感器一直是生物传感器研究的主流。根据酶与电极的电子转移机理，大致可将电化学酶传感器划分为三代。以葡萄糖氧化酶电极为例，第一代电化学传感器以溶解氧作为酶与电极之间的电子通道；第二代以人工合成的电子媒介体作为代替溶解氧作为电子通道；第三代则既不需要氧分子，也不需要电子媒介体，而是利用酶自身与电极间的直接电子转移来完成信号转换。第一代传感器中相应信号与氧分压或溶解氧关系较大，响应时间较长，灵敏度不高，且易受到抗坏血酸、尿酸、乙酰氨基酚等电活性物质的干扰。人工媒介体的采用降低了传感器对氧分压或溶解氧的依赖以及电活性物质的干扰，使传感器的工作寿命延长。电子媒介体可以被溶解在试样的溶液中或固定于生物敏感膜内。前者须向试样中不断加入媒介体，不利于电极的反复使用。后者在测量时无须加入其它试剂，被称为无试剂传感器，提高了传感器的响应稳定性。第三代传感器则已完全排除了外界的干扰，但由于理论的不成熟性，目前尚处于研究探索中。
有多种方式可将电子媒介体固定于生物敏感膜内。Carolan等将二茂铁与过氧化物酶偶联以实现酶活性中心与电极的电子传递(N.Carolan，R.J.Forster，C.O’Fagain.“Covalent attachment of ferrocene to soybean peroxidase glycans：Electron transfer mediation to redox enzymes”，Bioconjugate Chem.，2007，18：524-529)。Garcia等将二茂铁偶联于壳聚糖侧基，而后将这种修饰过的壳聚糖与酶共沉积到电极表面(A.Garcia，C.Peniche-Covas，B.Chico，B.K.Simpson，R.Villalonga.“Ferrocene branched chitosan for the construction of a reagentlessamperometric hydrogen peroxide biosensor”，Macromol.Biosci.2007，7，435-439)。US 6720164和US 552551将电子媒介体包裹于电极材料中，确保了酶电极的反复使用性。静电纺丝纤维膜是目前受关注的一种酶固定化载体，静电纺丝也是制备复合材料的一种常见方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种安培型生物传感器电极及其制备方法。
安培型生物传感器电极包括基底电极和活化层，在基底电极上设有活化层，特征是：
1)活化层由丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜和固定的氧化还原酶构成。
2)活化层的纳米纤维膜由静电纺丝法制备。
3)丙烯腈共聚物中，共聚单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯，共聚单体占丙烯腈共聚物摩尔百分数为5～20％，丙烯腈共聚物的粘均分子量为3万～10万，电子媒介体占丙烯腈共聚物的质量分数为5％～80％。
4)电子媒介体为二茂铁、卟啉、铁卟啉或锌卟啉。
所述的氧化还原酶为过氧化氢酶、过氧化物酶、细胞色素、葡萄糖氧化酶、胆固醇氧化酶、乙醇脱氢酶或漆酶。
安培型生物传感器电极的制备方法包括如下步骤：
1)将含有丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸的丙烯腈共聚物与电子媒介体共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为2％～15％，电子媒介体的质量占丙烯腈共聚物的5％～80％。以铂电极、金电极或玻碳电极为接收板，当电压为10～20千伏、挤出速率为0.5～3.0毫升/小时、接收距离为10～20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续2～10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极表面浸入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的缓冲溶液中，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为5～20毫克/毫升，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为3～12毫克/毫升，在4℃～25℃下振荡活化2～10小时，然后用缓冲溶液洗涤3～5次；将活化的电极表面浸入含有1～10毫克/毫升氧化还原酶的缓冲溶液，在4℃～25℃下振荡反应3～24小时后，得到含有丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸的纤维表面固定酶的电极，4℃下保存待用。
安培型生物传感器电极的制备方法包括如如下步骤：
1)将含有马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的丙烯腈共聚物与电子媒介体共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为2％～15％，电子媒介体的质量占丙烯腈共聚物的5％～80％。以铂电极、金电极或玻碳电极为接收板，当电压为10～20千伏、挤出速率为0.5～3.0毫升/小时、接收距离为10～20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续2～10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极表面浸入含有1～10毫克/毫升的氧化还原酶的缓冲溶液，在4～25℃下振荡反应3～24小时后得到含有马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的纤维表面固定酶的电极，放于4℃下保存待用。
所述的氧化还原酶为过氧化氢酶、过氧化物酶、细胞色素、葡萄糖氧化酶、胆固醇氧化酶、乙醇脱氢酶或漆酶。
所述的电子媒介体为二茂铁、卟啉、铁卟啉或锌卟啉。
本发明与现有相比具有的有益效果
1)酶电极制备方法简单；电极表面的纤维层含有反应性基团，便于酶固定化；
2)纤维复合层极高的比表面积和高的孔隙率使得电极的载酶效率高，底物扩散阻力小；而且电子媒介体的引入明显降低了电极的检测限，加快了响应速度，提高了电极响应，加宽了可检测分析物的线性响应范围，增加了电极的抗干扰能力；
3)酶和电子媒介体的固定化极大的提高了电极的响应稳定性，且由于电子媒介体的疏水特性使得电极可被反复使用并且可被储存很长时间，从而降低了电极的制作成本并提高了电极使用的普遍性；
4)电子媒介体的固定化方法简便易行，而且不消耗支撑层的反应性基团。
具体实施方式
以下实施实例对本发明做更详细的描述，但所述实施例不构成对本发明的限制。
实施例1
1)将含有丙烯酸的丙烯腈共聚物(粘均分子量10万，共聚单体摩尔百分数为5％)与二茂铁共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为2％，二茂铁的质量占丙烯腈共聚物的5％。以铂电极为接收板，当电压为10千伏、挤出速率为0.5毫升/小时、接收距离为10厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续2小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和二茂铁复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和二茂铁复合纳米纤维膜的电极表面浸入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的缓冲溶液中，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为5毫克/毫升，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为3毫克/毫升，在25℃下振荡活化2小时，然后用缓冲溶液洗涤3次；将活化的电极表面浸入含有1毫克/毫升过氧化氢酶的缓冲溶液，在25℃下振荡反应3小时后，得到含有丙烯酸的纤维表面固定酶的电极，4℃下保存待用。
实施例2
1)将含有甲基丙烯酸的丙烯腈共聚物(粘均分子量3万，共聚单体摩尔百分数为20％)与卟啉共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为15％，电子媒介体的质量占丙烯腈共聚物的80％。以金电极为接收板，当电压为20千伏、挤出速率为3.0毫升/小时、接收距离为20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和卟啉复合纳米纤维膜的电极表面浸入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的缓冲溶液中，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为20毫克/毫升，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为12毫克/毫升，在4℃下振荡活化10小时，然后用缓冲溶液洗涤5次；将活化的电极表面浸入含有10毫克/毫升葡萄糖氧化酶的缓冲溶液，在4℃下振荡反应24小时后，得到含有甲基丙烯酸的纤维表面固定酶的电极，4℃下保存待用。
实施例3
1)将含有衣康酸的丙烯腈共聚物(粘均分子量3万，共聚单体摩尔百分数为20％)与铁卟啉共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为15％，铁卟啉的质量占丙烯腈共聚物的80％。以玻碳电极为接收板，当电压为20千伏、挤出速率为3.0毫升/小时、接收距离为20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和铁卟啉复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和铁卟啉复合纳米纤维膜的电极表面浸入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的缓冲溶液中，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为20毫克/毫升，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为12毫克/毫升，在4℃下振荡活化10小时，然后用缓冲溶液洗涤5次；将活化的电极表面浸入含有10毫克/毫升葡萄糖氧化酶的缓冲溶液，在4℃下振荡反应24小时后，得到含有甲基丙烯酸的纤维表面固定酶的电极，4℃下保存待用。
实施例4
1)将含有衣康酸的丙烯腈共聚物(粘均分子量3万，共聚单体摩尔百分数为20％)与锌卟啉共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为15％，锌卟啉的质量占丙烯腈共聚物的80％。以玻碳电极为接收板，当电压为20千伏、挤出速率为3.0毫升/小时、接收距离为20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和锌卟啉复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和锌卟啉复合纳米纤维膜的电极表面浸入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的缓冲溶液中，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为20毫克/毫升，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为12毫克/毫升，在4℃下振荡活化10小时，然后用缓冲溶液洗涤5次；将活化的电极表面浸入含有10毫克/毫升葡萄糖氧化酶的缓冲溶液，在4℃下振荡反应24小时后，得到含有甲基丙烯酸的纤维表面固定酶的电极，4℃下保存待用。
实施例5
以过氧化物酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例4相同。
实施例6
以细胞色素代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例4相同。
实施例7
以胆固醇氧化酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例4相同。
实施例8
以乙醇脱氢酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例4相同。
实施例9
以漆酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例4相同。
实施例10
1)将含有马来酸酐的丙烯腈共聚物(粘均分子量10万，共聚单体摩尔百分数为5％)与二茂铁共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为2％，二茂铁的质量占丙烯腈共聚物的5％。以铂电极为接收板，当电压为10千伏、挤出速率为0.5毫升/小时、接收距离为10厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续2小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和二茂铁复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和二茂铁复合纳米纤维膜的电极表面浸入含有1毫克/毫升的过氧化氢酶的缓冲溶液，在25℃下振荡反应3小时后得到含有马来酸酐的纤维表面固定酶的电极，放于4℃下保存待用。
实施例11
将含有甲基丙烯酸缩水甘油酯的丙烯腈共聚物(粘均分子量3万，共聚单体摩尔百分数为20％)与卟啉共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为15％，电子媒介体的质量占丙烯腈共聚物的80％。以金电极为接收板，当电压为20千伏、挤出速率为3.0毫升/小时、接收距离为20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和卟啉复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和卟啉复合纳米纤维膜的电极表面浸入含有10毫克/毫升的葡萄糖氧化酶的缓冲溶液，在4下振荡反应24小时后得到含有甲基丙烯酸缩水甘油酯的纤维表面固定酶的电极，放于4℃下保存待用。
实施例12
1)将含有甲基丙烯酸缩水甘油酯的丙烯腈共聚物(粘均分子量3万，共聚单体摩尔百分数为20％)与铁卟啉共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为15％，铁卟啉的质量占丙烯腈共聚物的80％。以玻碳电极为接收板，当电压为20千伏、挤出速率为3.0毫升/小时、接收距离为20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和铁卟啉复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和铁卟啉复合纳米纤维膜的电极表面浸入含有10毫克/毫升的葡萄糖氧化酶的缓冲溶液，在4下振荡反应24小时后得到含有甲基丙烯酸缩水甘油酯的纤维表面固定酶的电极，放于4℃下保存待用。
实施例13
1)将含有甲基丙烯酸缩水甘油酯的丙烯腈共聚物(粘均分子量3万，共聚单体摩尔百分数为20％)与锌卟啉共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为15％，铁卟啉的质量占丙烯腈共聚物的80％。以铂电极为接收板，当电压为20千伏、挤出速率为3.0毫升/小时、接收距离为20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和锌卟啉复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和锌卟啉复合纳米纤维膜的电极表面浸入含有10毫克/毫升的葡萄糖氧化酶的缓冲溶液，在4下振荡反应24小时后得到含有甲基丙烯酸缩水甘油酯的纤维表面固定酶的电极，放于4℃下保存待用。
实施例14
以过氧化物酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例13相同。
实施例15
以细胞色素代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例13相同。
实施例16
以胆固醇氧化酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例13相同。
实施例17
以乙醇脱氢酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例13相同。
实施例18
以漆酶代替葡萄糖氧化酶，其余与实施例13相同。
表1制备的安培型葡萄糖生物传感器电极参数
| 例号 | 共聚单体 | 电子媒介体 | 电子媒介体/聚合物质量比(％) | 葡萄糖线性检测范围(毫摩尔/升) | 最低检测限(毫摩尔/升) | 响应时间(秒) | 灵敏度(微安·升/毫摩尔) | 最大电流(微安) |
| 2 | 甲基丙烯酸 | 卟啉 | 80 | 0～13 | 0.13215 | 4.7 | 0.13147 | 3.48 |
| 3 | 衣康酸 | 铁卟啉 | 80 | 0～16 | 0.11087 | 3.9 | 0.15213 | 3.74 |
| 4 | 衣康酸 | 锌卟啉 | 80 | 0～17 | 0.10946 | 3.5 | 0.17841 | 4.01 |
| 11 | 甲基丙烯酸缩水甘油酯 | 卟啉 | 80 | 0～15 | 0.11183 | 4.0 | 0.16432 | 3.84 |
| 12 | 甲基丙烯酸缩水甘油酯 | 铁卟啉 | 80 | 0～16 | 0.10484 | 3.9 | 0.17324 | 3.95 |
| 13 | 甲基丙烯酸缩水甘油酯 | 锌卟啉 | 80 | 0～15 | 0.10489 | 3.9 | 0.16911 | 3.87 |
Claims (6)
1.一种安培型生物传感器电极，包括基底电极和活化层，在基底电极上设有活化层，其特征是：
1)活化层由丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜和固定的氧化还原酶构成。
2)活化层的纳米纤维膜由静电纺丝法制备。
3)丙烯腈共聚物中，共聚单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯，共聚单体占丙烯腈共聚物摩尔百分数为5～20％，丙烯腈共聚物的粘均分子量为3万～10万，电子媒介体占丙烯腈共聚物的质量分数为5％～80％。
4)电子媒介体为二茂铁、卟啉、铁卟啉或锌卟啉。
2.如权利要求1所述的一种安培型生物传感器电极，其特征在于所述的氧化还原酶为过氧化氢酶、过氧化物酶、细胞色素、葡萄糖氧化酶、胆固醇氧化酶、乙醇脱氢酶或漆酶。
3.一种如权利要求1所述的安培型生物传感器电极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将含有丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸的丙烯腈共聚物与电子媒介体共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为2％～15％，电子媒介体的质量占丙烯腈共聚物的5％～80％。以铂电极、金电极或玻碳电极为接收板，当电压为10～20千伏、挤出速率为0.5～3.0毫升/小时、接收距离为10～20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续2～10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极表面浸入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的缓冲溶液中，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为5～20毫克/毫升，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为3～12毫克/毫升，在4℃～25℃下振荡活化2～10小时，然后用缓冲溶液洗涤3～5次；将活化的电极表面浸入含有1～10毫克/毫升氧化还原酶的缓冲溶液，在4℃～25℃下振荡反应3～24小时后，得到含有丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸的纤维表面固定酶的电极，4℃下保存待用。
4.一种如权利要求1所述的安培型生物传感器电极的制备方法，其特征在于包括如如下步骤：
1)将含有马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的丙烯腈共聚物与电子媒介体共溶解于二甲基甲酰胺中，其中丙烯腈共聚物质量分数为2％～15％，电子媒介体的质量占丙烯腈共聚物的5％～80％。以铂电极、金电极或玻碳电极为接收板，当电压为10～20千伏、挤出速率为0.5～3.0毫升/小时、接收距离为10～20厘米时收集纤维膜，纺丝时间持续2～10小时，得到沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极。
2)将沉积有丙烯腈共聚物和电子媒介体复合纳米纤维膜的电极表面浸入含有1～10毫克/毫升的氧化还原酶的缓冲溶液，在4～25℃下振荡反应3～24小时后得到含有马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的纤维表面固定酶的电极，放于4℃下保存待用。
5.如权利要求3或4所述的一种安培型生物传感器电极的制备方法，其特征在于所述的氧化还原酶为过氧化氢酶、过氧化物酶、细胞色素、葡萄糖氧化酶、胆固醇氧化酶、乙醇脱氢酶或漆酶。
6.如权利要求3或4所述的一种安培型生物传感器电极的制备方法，其特征在于所述的电子媒介体为二茂铁、卟啉、铁卟啉或锌卟啉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810061622XA CN101285791B (zh) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | 一种安培型生物传感器电极及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810061622XA CN101285791B (zh) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | 一种安培型生物传感器电极及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101285791A true CN101285791A (zh) | 2008-10-15 |
| CN101285791B CN101285791B (zh) | 2010-12-08 |
Family
ID=40058106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810061622XA Expired - Fee Related CN101285791B (zh) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | 一种安培型生物传感器电极及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101285791B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101915797A (zh) * | 2010-07-27 | 2010-12-15 | 北京师范大学 | 一种静电纺丝固定化漆酶电极的制备方法 |
| CN102072927A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-05-25 | 吉林大学 | 快响应、宽量程陶瓷基纳米纤维湿度传感器的制备方法 |
| CN103499625A (zh) * | 2013-09-13 | 2014-01-08 | 同济大学 | 二维纳米稀土硼酸盐漆酶传感器的制备方法及其应用 |
| CN104849333A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-19 | 扬州大学 | 基于丙烯腈共聚物基纳米碳纤维复合材料的生物传感器的制备方法 |
| CN105624820A (zh) * | 2016-01-30 | 2016-06-01 | 南京邮电大学 | 聚苯乙烯/卟啉衍生物复合纳米纤维及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006133143A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Japan Vilene Co Ltd | 血漿又は血清の保持材及び血液分離用具 |
| CN1737560A (zh) * | 2005-09-02 | 2006-02-22 | 天津大学 | 静电纺丝制备的固定酶电极及其方法 |
| CN100371372C (zh) * | 2006-03-22 | 2008-02-27 | 浙江大学 | 磷脂改性腈纶纳米纤维复合膜及其制备和固定化酶的方法 |
| CN100469954C (zh) * | 2006-03-22 | 2009-03-18 | 浙江大学 | 腈纶纳米纤维膜载体材料的制备及其应用 |
| CN1912200A (zh) * | 2006-08-15 | 2007-02-14 | 浙江大学 | 碳纳米管的纳米纤维及其制备和氧化还原酶固定化的方法 |
| CN100448920C (zh) * | 2006-11-20 | 2009-01-07 | 吉林大学 | 利用电纺丝法制备具有低介电常数高分子纳米纤维膜的方法 |
-
2008
- 2008-05-23 CN CN200810061622XA patent/CN101285791B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101915797A (zh) * | 2010-07-27 | 2010-12-15 | 北京师范大学 | 一种静电纺丝固定化漆酶电极的制备方法 |
| CN102072927A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-05-25 | 吉林大学 | 快响应、宽量程陶瓷基纳米纤维湿度传感器的制备方法 |
| CN103499625A (zh) * | 2013-09-13 | 2014-01-08 | 同济大学 | 二维纳米稀土硼酸盐漆酶传感器的制备方法及其应用 |
| CN103499625B (zh) * | 2013-09-13 | 2015-07-29 | 同济大学 | 二维纳米稀土硼酸盐漆酶传感器的制备方法及其应用 |
| CN104849333A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-19 | 扬州大学 | 基于丙烯腈共聚物基纳米碳纤维复合材料的生物传感器的制备方法 |
| CN104849333B (zh) * | 2015-05-26 | 2017-05-24 | 扬州大学 | 基于丙烯腈共聚物基纳米碳纤维复合材料的生物传感器的制备方法 |
| CN105624820A (zh) * | 2016-01-30 | 2016-06-01 | 南京邮电大学 | 聚苯乙烯/卟啉衍生物复合纳米纤维及其制备方法和应用 |
| CN105624820B (zh) * | 2016-01-30 | 2018-05-11 | 南京邮电大学 | 聚苯乙烯/卟啉衍生物复合纳米纤维及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101285791B (zh) | 2010-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1204398C (zh) | 生物传感器 | |
| EP1630227B1 (en) | Immobilization support, process for producing the same, electrode, process for producing the same, electrode reaction utilizing apparatus and process for producing the same | |
| CN101285791B (zh) | 一种安培型生物传感器电极及其制备方法 | |
| Scampicchio et al. | Nylon nanofibrous membrane for mediated glucose biosensing | |
| Saleh et al. | Development of a dehydrogenase-based glucose anode using a molecular assembly composed of nile blue and functionalized SWCNTs and its applications to a glucose sensor and glucose/O2 biofuel cell | |
| CN1875114A (zh) | 生物传感器 | |
| Nakabayashi et al. | Amperometric biosensors for sensing of hydrogen peroxide based on electron transfer between horseradish peroxidase and ferrocene as a mediator | |
| CN107436316B (zh) | 基于石墨烯和氧化石墨烯复合材料的葡萄糖传感器的制备 | |
| Liu et al. | An effective DNA-based electrochemical switch for reagentless detection of living cells | |
| Zhang et al. | A polyaniline microtube platform for direct electron transfer of glucose oxidase and biosensing applications | |
| Tasca et al. | Amperometric biosensors for detection of sugars based on the electrical wiring of different pyranose oxidases and pyranose dehydrogenases with osmium redox polymer on graphite electrodes | |
| Li et al. | A microbial electrode based on the co-electrodeposition of carboxyl graphene and Au nanoparticles for BOD rapid detection | |
| Wang et al. | Biocomposite of cobalt phthalocyanine and lactate oxidase for lactate biosensing with MnO2 nanoparticles as an eliminator of ascorbic acid interference | |
| Saleh et al. | A promising dehydrogenase-based bioanode for a glucose biosensor and glucose/O 2 biofuel cell | |
| Uria et al. | Immobilisation of electrochemically active bacteria on screen-printed electrodes for rapid in situ toxicity biosensing | |
| Hu et al. | Development of a mediator-type bioelectrochemical sensor based on polypyrrole immobilized ferricyanide and microorganisms for biochemical oxygen demand fast detection | |
| CN101285792B (zh) | 一种介体电化学酶电极及其制备方法 | |
| Jiang et al. | Amperometric ethanol biosensor based on integration of alcohol dehydrogenase with Meldola's blue/ordered mesoporous carbon electrode | |
| CN101290301A (zh) | 基于静电纺纤维膜的安培酶电极及其制备方法 | |
| Meshram et al. | Polypyrrole/carbon nanotubes/lactate oxidase nanobiocomposite film based modified stainless steel electrode lactate biosensor | |
| Dai et al. | A highly performing electrochemiluminescent biosensor for glucose based on a polyelectrolyte-chitosan modified electrode | |
| Gu et al. | Direct electrochemistry of glucose oxidase and biosensing for glucose based on DNA/chitosan film | |
| Anık et al. | The usage of a bismuth film electrode as transducer in glucose biosensing | |
| CN102183560B (zh) | 一种过氧化物酶电极的制备及其使用方法 | |
| CN114045327B (zh) | 一种生物传感膜及其制备方法和用途 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101208 Termination date: 20110523 |