CN108918448B - 一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，包括：(1)将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为2.0～4.0且含有壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌至滴完，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌1～2h，静置，离心，清洗，干燥，得到二氧化钛‑壳聚糖复合材料；(2)将二氧化钛‑壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散1～3h，得到浓度为1.5～2.5mg/mL的悬浮液，再加入1.5～2.5mg/mL的金胶体溶液，在60℃经超声分散得到二氧化钛‑壳聚糖‑金复合材料；(3)将上述二氧化钛‑壳聚糖‑金复合材料加入蒸馏水中超声分散均匀，取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成酶溶液，将两溶液按照体积比为1:2～4进行混合，得到二氧化钛‑壳聚糖‑金‑葡萄糖氧化酶复合材料。本发明中的材料具有较好的光吸收性能。
Description
技术领域
本发明涉及生物传感材料技术领域，特别是涉及一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法。
背景技术
生物传感材料一般用于制备生物传感器。生物传感器是一种检测生物物质，并将其浓度转换为电、光等信号进行检测的仪器，生物传感器由于其检测快速、结果准确、灵敏度高、适用范围广、成本低，在生物医学、食品安全、环境检测领域发挥着重要的应用。其中，电化学酶生物传感器是一种将电化学分析方法与酶生物技术相结合的生物传感器，不仅具有酶的专一催化性，而且具备生物传感器灵敏、快速、操作简便的优点，在生物医药成分检测方面显示出广阔的应用前景。
二氧化钛作为一种新型的n型半导体材料，具有突出的化学稳定性、光电特性、生物相容性、抗腐蚀性等特点，已经广泛应用于光催化降解污染物、生物医用材料、气体传感器等方面。纳米二氧化钛除了具有与普通纳米材料一样的表面效应、低尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应外，还具有其特殊的性质，尤其是催化性能。
现有技术中，采用纳米二氧化钛、壳聚糖和葡萄糖氧化酶复合材料所制成的生物传感器在进行实际测定时，其对紫外可见光的吸收强度不理想。
为此，有必要针对上述问题，提出一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为2.0～4.0且含有壳聚糖的醋酸溶液中，不停搅拌直至滴加完毕，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌1～2h，静置，离心分离，清洗沉淀，真空干燥，得到二氧化钛-壳聚糖复合材料；
(2)将上述二氧化钛-壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散1～3h，控制所得悬浮液的浓度为1.5～2.5mg/mL，再加入1.5～2.5mg/mL的金胶体溶液，在60℃经超声分散得到二氧化钛-壳聚糖-金复合材料，其中，所得悬浮液与所述金胶体溶液的体积之比为25～40:1；
(3)将上述二氧化钛-壳聚糖-金复合材料加入蒸馏水中超声分散均匀，取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成酶溶液，将两溶液按照体积比为1:2～4进行混合，得到二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料。
优选的，步骤(1)中，所述二氧化钛-壳聚糖复合材料中，壳聚糖的质量百分比为80～95％，二氧化钛的质量百分比为5～20％。
优选的，步骤(1)中，所述壳聚糖醋酸溶液的浓度为5～10mg/mL。
优选的，步骤(1)中，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:10～20:0.5～1.5。
优选的，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:15:1。
优选的，步骤(2)中，所得悬浮液的浓度为2mg/mL。
优选的，步骤(2)中，所述金胶体溶液的浓度为2mg/mL。
优选的，步骤(3)中，将二氧化钛-壳聚糖-金复合材料加入蒸馏水中所形成的悬浮液的浓度为2～4mg/mL。
优选的，步骤(3)中，所述酶溶液的浓度为1～10mg/mL。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料对紫外光具有较好的紫外可见光吸收性能，可用于制备紫外光电生物传感器。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为2.0～4.0且含有壳聚糖的醋酸溶液中，不停搅拌直至滴加完毕，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌1～2h，静置，离心分离，清洗沉淀，真空干燥，得到二氧化钛-壳聚糖复合材料；
(2)将上述二氧化钛-壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散1～3h，控制所得悬浮液的浓度为1.5～2.5mg/mL，再加入1.5～2.5mg/mL的金胶体溶液，在60℃经超声分散得到二氧化钛-壳聚糖-金复合材料，其中，所得悬浮液与所述金胶体溶液的体积之比为25～40:1；
(3)将上述二氧化钛-壳聚糖-金复合材料加入蒸馏水中超声分散均匀，取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成酶溶液，将两溶液按照体积比为1:2～4进行混合，得到二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料。
下述以具体地实施例进行说明，以制备本发明中的基于二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料。
实施例1
(1)制备二氧化钛-壳聚糖复合材料
将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为2.0、浓度为5mg/mL含有壳聚糖的醋酸溶液中，不停搅拌直至滴加完毕，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌1h，静置，离心分离，清洗沉淀，真空干燥，得到二氧化钛-壳聚糖复合材料，其中，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:10:0.5；
(2)制备二氧化钛-壳聚糖-金复合材料
将上述二氧化钛-壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散1h，控制所得悬浮液的浓度为1.5mg/mL，再加入1.5mg/mL的金胶体溶液，在60℃经超声分散得到二氧化钛-壳聚糖-金复合材料，其中，所得悬浮液与所述金胶体溶液的体积之比为25:1；
(3)制备二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料
将上述二氧化钛-壳聚糖-金复合材料加入蒸馏水中超声分散均匀，所形成的悬浮液的浓度为2mg/mL；取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成浓度为1mg/mL的酶溶液，将两溶液按照体积比为1:2进行混合，得到二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料。
实施例2
(1)制备二氧化钛-壳聚糖复合材料
将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为3.0、浓度为7.5mg/mL含有壳聚糖的醋酸溶液中，不停搅拌直至滴加完毕，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌1.5h，静置，离心分离，清洗沉淀，真空干燥，得到二氧化钛-壳聚糖复合材料，其中，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:15:1；
(2)制备二氧化钛-壳聚糖-金复合材料
将上述二氧化钛-壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散2h，控制所得悬浮液的浓度为2mg/mL，再加入2mg/mL的金胶体溶液，在60℃经超声分散得到二氧化钛-壳聚糖-金复合材料，其中，所得悬浮液与所述金胶体溶液的体积之比为30:1；
(3)制备二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料
将上述二氧化钛-壳聚糖-金复合材料加入蒸馏水中超声分散均匀，所形成的悬浮液的浓度为3mg/mL；取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成浓度为5mg/mL的酶溶液，将两溶液按照体积比为1:3进行混合，得到二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料。
实施例3
(1)制备二氧化钛-壳聚糖复合材料
将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为4.0、浓度为10mg/mL含有壳聚糖的醋酸溶液中，不停搅拌直至滴加完毕，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌2h，静置，离心分离，清洗沉淀，真空干燥，得到二氧化钛-壳聚糖复合材料，其中，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:20:1.5；
(2)制备二氧化钛-壳聚糖-金复合材料
将上述二氧化钛-壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散3h，控制所得悬浮液的浓度为2.5mg/mL，再加入2.5mg/mL的金胶体溶液，在60℃经超声分散得到二氧化钛-壳聚糖-金复合材料，其中，所得悬浮液与所述金胶体溶液的体积之比为40:1；
(3)制备二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料
将上述二氧化钛-壳聚糖-金复合材料加入蒸馏水中超声分散均匀，所形成的悬浮液的浓度为4mg/mL；取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成浓度为10mg/mL的酶溶液，将两溶液按照体积比为1:4进行混合，得到二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料。
实施例4
对比实验
(1)制备二氧化钛-壳聚糖复合材料
将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为3.0、浓度为7.5mg/mL含有壳聚糖的醋酸溶液中，不停搅拌直至滴加完毕，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌1.5h，静置，离心分离，清洗沉淀，真空干燥，得到二氧化钛-壳聚糖复合材料，其中，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:15:1；
(2)制备二氧化钛-壳聚糖-葡萄糖氧化酶复合材料
将上述二氧化钛-壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散2h，控制所得悬浮液的浓度为3mg/mL，取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成浓度为5mg/mL的酶溶液，将两溶液按照体积比为1:3进行混合，得到二氧化钛-壳聚糖-葡萄糖氧化酶复合材料。
对采用上述实施例1～4中的方法制备得到的复合材料进行紫外可见光吸收实验，结果表明：在波长为250～600nm范围内，
实施例1中的二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料的紫外可见光吸收峰的强度相对实施例4中的二氧化钛-壳聚糖-葡萄糖氧化酶复合材料的提升了74％；
实施例2中的二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料的紫外可见光吸收峰的强度相对实施例4中的二氧化钛-壳聚糖-葡萄糖氧化酶复合材料的提升了40％；
实施例3中的二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料的紫外可见光吸收峰的强度相对实施例4中的二氧化钛-壳聚糖-葡萄糖氧化酶复合材料的提升了37％。
因此，通过在二氧化钛-壳聚糖-葡萄糖氧化酶中添加纳米金能够增强其对紫外可见光的吸收，可用于制备生物传感器来检测尿液或血液中的葡萄糖浓度。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (9)
1.一种基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钛酸丁酯和无水乙醇缓慢加入pH为2.0～4.0且含有壳聚糖的醋酸溶液中，不停搅拌直至滴加完毕，于50～60℃水浴条件下磁力搅拌1～2h，静置，离心分离，清洗沉淀，真空干燥，得到二氧化钛-壳聚糖复合材料；
(2)将上述二氧化钛-壳聚糖复合材料加入蒸馏水中超声分散1～3h，控制所得悬浮液的浓度为1.5～2.5mg/mL，再加入1.5～2.5mg/mL的金胶体溶液，在60℃经超声分散得到二氧化钛-壳聚糖-金复合材料，其中，所得悬浮液与所述金胶体溶液的体积之比为25～40:1；
(3)将上述二氧化钛-壳聚糖-金复合材料加入蒸馏水中超声分散均匀，形成第一悬浮液，取葡萄糖氧化酶溶于蒸馏水中形成酶溶液，将第一悬浮液和酶溶液按照体积比为1:2～4进行混合，得到二氧化钛-壳聚糖-金-葡萄糖氧化酶复合材料。
2.根据权利要求1所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二氧化钛-壳聚糖复合材料中，壳聚糖的质量百分比为80～95％，二氧化钛的质量百分比为5～20％。
3.根据权利要求1所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含有壳聚糖的醋酸溶液的浓度为5～10mg/mL。
4.根据权利要求1所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:10～20:0.5～1.5。
5.根据权利要求4所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，所述钛酸丁酯、所述无水乙醇、所述醋酸溶液的体积之比为5:15:1。
6.根据权利要求1所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所得悬浮液的浓度为2mg/mL。
7.根据权利要求1所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述金胶体溶液的浓度为2mg/mL。
8.根据权利要求1所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述第一悬浮液的浓度为2～4mg/mL。
9.根据权利要求1所述的基于纳米金增强型酶生物传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酶溶液的浓度为1～10mg/mL。
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