CN111650261A - 一种电化学生物传感器用的导电墨汁及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学生物传感器用的导电墨汁及其制备方法和应用，导电墨汁包含以下组分：生物质碳、磷酸锰仿生酶、1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐和溶剂；生物质碳与磷酸锰仿生酶的投料质量比为1.5‑2.5∶1，生物质碳和磷酸锰仿生酶的总投料量与1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为4‑12∶1；以及采用上述导电墨汁制成的电化学生物传感器电极，用于检测超氧阴离子；该导电墨汁具有可印刷性，能够采用丝网印刷技术将该导电墨汁制成高导电的电极阵列，或者直接涂覆在常规电极表面，易大批量生产且成本低，尤其是制成的电极对超氧阴离子的检测灵敏度高，且具有抗干扰能力强、高导电性、稳定性好、特异性高等优点。

Description

一种电化学生物传感器用的导电墨汁及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电化学生物传感领域，具体涉及一种电化学生物传感器用的导电墨汁及其制备方法和应用。
背景技术
活性氧(ROS)是生物体内氧气的一类还原产物，包括超氧阴离子(O2•−)、过氧化氢(H2O2)，羟自由基(•OH)等。O2•−是一个特殊的活性氧物种，参与了许多生理化学反应，在正常生理条件下，微量的O2•−对人体无害；但在病理情况下，过量的O2•−对人体有害，损伤人体组织，加速人体器官的衰老，诱发各种生理疾病。因此，实时、快速、灵敏、定量和特异性地检测O2•−为研究与其有关的致病机理和预防许多疾病具有极其重大的意义。在过去的几十年中，多种检测方法已经被研发出来检测O2•−，如化学发光、分光光度法、电子顺磁共振等。其中由于电化学方法拥有高灵敏度、响应快、设置简单等优点，在促进O2•−检测发展上发挥出了重要作用，因此电化学传感器被认为是一个研究O2•−的动力学机理的重要方法。电化学传感器包括酶、无酶和仿生酶电化学传感器。酶传感器稳定性差，导致酶基生物传感器成本高、稳定性不好，从而影响传感器的检测性能和检测的准确性，非酶传感器选择性差，而与这两种传感器相比，仿生酶传感器具有成本低、稳定性好、特异性高等优点。
作为一种仿生酶，磷酸锰由于具有优良的催化活性，良好的生物相容性，已经被广泛地报道并应用于超氧阴离子的检测研究中。但目前以磷酸锰为基础的传感器电极，仍然存在电极不易大批量制作、制作成本高，不利于电极阵列的构建，抗干扰能力有待提高等缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种新型的导电墨汁，该导电墨汁具有可印刷性，能够采用丝网印刷技术将该导电墨汁制成高导电的电极阵列，或者直接涂覆在常规电极表面，易大批量生产且成本低，尤其是制成的电极对超氧阴离子的检测灵敏度高，且具有抗干扰能力强、高导电性、稳定性好、特异性高等优点。
本发明同时还提供了一种上述导电墨汁的制备方法。
本发明同时还提供了一种上述导电墨汁在检测超氧阴离子中的应用。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种电化学生物传感器用的导电墨汁，所述导电墨汁包含以下组分：生物质碳、磷酸锰仿生酶、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和溶剂；其中，所述生物质碳与所述磷酸锰仿生酶的投料质量比为1.5-2.5∶1，所述生物质碳和所述磷酸锰仿生酶的总投料量与所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为4-12∶1。
根据本发明的一些优选方面，所述生物质碳与所述磷酸锰仿生酶的投料质量比为1.8-2.2∶1。进一步优选地，所述生物质碳与所述磷酸锰仿生酶的投料质量比为1.9-2.1∶1。
根据本发明的一些优选方面，所述生物质碳和所述磷酸锰仿生酶的总投料量与所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为7-9∶1。进一步优选地，所述生物质碳和所述磷酸锰仿生酶的总投料量与所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为7.5-8.5∶1。
根据本发明的一个具体方面，所述生物质碳与所述磷酸锰仿生酶的投料质量比为2∶1，且所述生物质碳和所述磷酸锰仿生酶的总投料量与所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为8∶1。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述溶剂为水和/或乙醇。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述生物质碳通过如下方法制备：将生物质材料除杂后冷冻干燥，研磨成粉，然后在惰性气氛下进行煅烧，再分散在分散溶剂中，进行破碎处理，分离，干燥，制成。
在本发明的一些实施方式中，所述生物质材料包括但不限于秸秆、柚子皮、橘子皮等等。
在本发明的一些实施方式中，将生物质材料放入去离子水中浸泡一段时间，去除杂质；将浸泡后的生物质材料进行冷冻干燥，去除水分；将干燥后的生物质材料研磨成粉；取一定量的生物质材料粉末，放入管式炉中在惰性气体保护下煅烧，进行碳化处理；将碳化处理后的生物质材料配成溶液，置于细胞破碎机下进行强超声破碎处理；处理后的溶液经离心、冷冻干燥，得到生物质碳材料。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，在去离子水中浸泡的浸泡时间为10-16小时。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，所述惰性气体包括但不限于氮气、氩气等。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，所述煅烧的煅烧温度为950-1050℃，和/或，所述煅烧的煅烧时间为3-5小时。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，将碳化处理后的生物质材料配成溶液的步骤中采用的溶剂为水和乙醇的混合溶剂。优选地，水和乙醇的投料体积比为0.5-2∶1；进一步优选地，水和乙醇的投料体积比为0.8-1.2∶1。根据本发明的一个具体方面，水和乙醇的投料体积比为1∶1。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，将碳化处理后的生物质材料配成溶液，此溶液的浓度为1-3 mg/mL。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，所述强超声破碎处理的破碎时间为5-7小时。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，所述离心的转速为10000-20000rpm/min，离心时间为8-12min，离心的温度为20-30℃。
根据本发明的一些具体且优选的方面，在所述生物质碳的制备过程中，所涉及的冷冻干燥的时间为30-50小时。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述磷酸锰仿生酶为片状的磷酸锰，所述片状的磷酸锰通过如下方法制备而得：将无水的δ-磷酸锰加至非质子极性溶剂中，在室温下分散，分离、干燥，制得。
在本发明的一些实施方式中，所述无水的δ-磷酸锰通过如下方法制备而得：
（a）配制卤化锰溶液，配制磷酸二氢盐与4-羟乙基哌嗪乙磺酸的混合溶液，加入pH值调节剂调节所述混合溶液的pH值至6.5-7.5，然后将处理后的混合溶液加入到所述卤化锰溶液中，加热，得到沉淀磷酸锰三水合物；
（b）将步骤（a）所得磷酸锰三水合物配制成水溶液，加热处理，分离、干燥，制得。
在本发明的一些实施方式中，所述磷酸锰仿生酶通过如下方法制备：将MnCl2•4H2O溶解在去离子水中。再将KH2PO4和HEPES溶于去离子水中，并加入KOH溶液，使得KH2PO4溶液呈中性。然后，KH2PO4溶液被添加进MnCl2溶液中，搅拌，混合溶液变浑浊，预示着三水合磷酸锰（Mn3(PO4)2•3H2O）形成。在反应后，将白色沉淀物离心水洗干净，冷冻干燥得到Mn3(PO4)2•3H2O白色粉末。之后，将Mn3(PO4)2•3H2O加到去离子水中并充分搅拌，再转移到聚四氟乙烯作内衬的不锈钢反应釜中，加热，接着水洗反应产物并离心，再放入真空干燥箱中真空干燥，得到白色粉末Mn3(PO4)2。最后， Mn3(PO4)2与DMF混合，室温下超声后，经离心水洗干净得到磷酸锰纳米片，即为所述磷酸锰仿生酶。
根据本发明的一些优选方面，所述导电墨汁中，所述生物质碳、所述磷酸锰仿生酶和所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐总和的浓度为1-20mg/mL。在本发明的一些实施方式中，所述导电墨汁中，所述生物质碳、所述磷酸锰仿生酶和所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐总和的浓度可以为1-5mg/mL或5-10mg/mL或10-15mg/mL或15-20mg/mL。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的电化学生物传感器用的导电墨汁的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：按配方称取各组分，将所述生物质碳、磷酸锰仿生酶分别配制成溶液，然后超声混合，再与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐超声混合，制成。
根据本发明的一些优选方面，将所述生物质碳分散在水和乙醇的混合溶液中，水和乙醇的投料体积比为0.9-1.1∶1。
根据本发明的一些优选方面，将所述磷酸锰仿生酶分散在水中。
本发明中，采用的水为去离子水。
本发明提供的又一技术方案：一种用于检测超氧阴离子的电化学生物传感器电极，包括电极本体，所述电化学生物传感器电极还包括包覆在所述电极本体上的功能涂层，所述功能涂层由涂覆在所述电极本体上的上述所述的电化学生物传感器用的导电墨汁形成。
本发明提供的又一技术方案：一种用于检测超氧阴离子的电化学生物传感器电极，所述电化学生物传感器电极为采用丝网印刷方法将上述所述的电化学生物传感器用的导电墨汁丝网印刷制成。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明创新地以特定比例的磷酸锰仿生酶、生物质碳和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐为主要材料，配合溶剂构建成为导电墨汁，该导电墨汁通过三种主要材料的协同复合效应，实现了对超氧阴离子的高灵敏检测，同时该导电墨汁具有可印刷性，能够通过丝网印刷技术构建高导电性、成本低、可大批量制作、应用范围广等优势的丝网印刷微电极或电极阵列，同时还能够直接涂覆在常规电极上进而能够检测超氧阴离子，克服了目前以磷酸锰为活性基础的传感器电极存在的缺陷。
附图说明
图1：本发明实施例1中不同材料的傅里叶变换红外谱图，其中，Mn3(PO4)2为磷酸锰仿生酶，IL为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，Mn3(PO4)2/C/IL为导电墨汁；
图2：本发明实施例1的导电墨汁采用丝网印刷技术制成的丝网印刷电极阵列；
图3：本发明实施例1的导电墨汁制成的涂覆电极对超氧阴离子的CV响应图；
图4：本发明实施例1的导电墨汁制成的印刷微电极的计时电流响应曲线；
图5：图4对应的线性拟合曲线；
图6：本发明实施例1的导电墨汁制成的涂覆电极的抗干扰测试图；
图7：本发明实施例1 （IL：1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐）的导电墨汁制成的涂覆电极，以及对比例1（CS：壳聚糖）和对比例2（Nafion试剂）制成的涂覆电极的超氧阴离子响应电流图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
实施例1
本例提供一种电化学生物传感器用的导电墨汁及其制备方法，具体的制备过程如下：
（1）生物质碳材料的制备：购买两个新鲜、表皮无破损的红心柚，去除果肉，留下表皮；将表皮切成小块放入去离子水中浸泡12 h，去除杂质；将浸泡后的柚子皮取出，挤掉大量水分后，放入冷冻干燥机中，冷冻干燥36 h，去除水分；将干燥后的柚子皮用研钵研磨成粉；取一定量的柚子皮粉末，放入管式炉中，在氮气氛围下1000 ℃煅烧4 h，进行碳化处理；将碳化处理后的柚子皮材料分散到去离子水和乙醇的混合溶液中（体积比1:1），溶液浓度为2mg/ml，置于细胞破碎机下进行强超声破碎处理，处理时间为6 h；处理后的溶液在放入离心机中进行固液分离（转速：15000 rpm，时间：10 min，温度：25 ℃），最后将离心下来的生物质碳材料放入冷冻干燥机中干燥36 h，得到柚子皮生物质碳材料；
（2）磷酸锰仿生酶的制备：首先，将49.46 mg MnCl2·4H2O溶解在250 mL去离子水中。再将34.02 mg KH2PO4和110.15 mg HEPES溶于250 mL去离子水中，并加入11 mL 0.1 M KOH溶液，使得KH2PO4溶液呈中性。然后，KH2PO4溶液被添加进MnCl2溶液中，37℃搅拌，混合溶液变浑浊，预示着三水合磷酸锰（Mn3(PO4)2·3H2O）形成。在反应3 h后，将白色沉淀物离心水洗干净，冷冻干燥48 h得到Mn3(PO4)2·3H2O白色粉末。之后，将50mg Mn3(PO4)2·3H2O加到30mL去离子水中并充分搅拌，再转移到50 mL聚四氟乙烯作内衬的不锈钢反应釜中，250℃加热4 h，接着水洗反应产物并在1000 rpm转速下离心8 min，再放入真空干燥箱中120℃真空干燥6 h，得到白色粉末Mn3(PO4)2。最后，40 mg Mn3(PO4)2与80 mL DMF混合，室温下超声5 h后，经离心水洗干净得到磷酸锰纳米片，即为磷酸锰仿生酶；
（3）导电墨汁的制备：将得到的生物质碳材料分散到水和乙醇的混合溶液中（体积比为1:1），溶液浓度为4mg/ml；再将磷酸锰仿生酶分散到去离子水中，溶液浓度为4 mg/ml；然后按质量比1:2（磷酸锰：生物质碳）将两种溶液混合超声0.5h，得到生物质碳/磷酸锰仿生酶混合溶液；将得到的生物质碳/磷酸锰仿生酶混合溶液与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐按质量比8:1（具体是指生物质碳和磷酸锰仿生酶的总投料量与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为8∶1）进行混合，即制成导电墨汁；按照常规方法取6 μL修饰涂覆到电极表面制成涂覆电极，或结合丝网印刷技术制备成丝网印刷微电极，用于检测超氧阴离子。
本例中各材料的性能参数测试如下：
图1：不同材料的傅里叶变换红外谱图（分别是柚子皮生物质碳材料，磷酸锰仿生酶，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，导电墨汁）。从图中可以观察到导电墨汁的谱图上出现了磷酸锰和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐对应的特征峰以及几乎和生物质碳的红外谱线重合，表明三种材料很好地结合在一起。
图2：本发明实施例1的导电墨汁采用丝网印刷技术制成的丝网印刷电极阵列，表明本发明的导电墨汁具有的良好印刷性能。
图3：本发明实施例1的导电墨汁制成的涂覆电极对超氧阴离子的CV响应图（图中，PBS为磷酸缓冲盐溶液）。
图4：本发明实施例1的导电墨汁制成的印刷微电极的计时电流响应曲线。
图5：图4对应的线性拟合曲线。从图中可以看出利用导电墨汁制备的丝网印刷微电极对超氧阴离子有着良好的响应性能，在不同的检测范围内具有不同的检测灵敏度。
图6：本发明实施例1的导电墨汁制成的涂覆电极的抗干扰测试图。从图中可以看出导电墨汁制成的功能涂层的抗干扰能力很强，能够很好地对超氧阴离子进行特异性催化。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：将1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐替换为同等质量的现有技术中常用的粘结剂壳聚糖。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：将1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐替换为同等质量的现有电化学体系中常用的粘结剂Nafion试剂。
测试结果显示，具体参见图7：本发明实施例1 （IL：1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐）的导电墨汁制成的涂覆电极，以及对比例1（CS：壳聚糖）和对比例2（Nafion试剂）制成的涂覆电极的超氧阴离子响应电流图。从图中可以观察到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的响应电流最大，表明1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐对材料检测超氧阴离子起到了更好地促进作用。
实施例2
本例提供一种电化学生物传感器用的导电墨汁及其制备方法，具体的制备过程如下：
（1）生物质碳材料的制备：购买两个新鲜、表皮无破损的红心柚，去除果肉，留下表皮；将表皮切成小块放入去离子水中浸泡12 h，去除杂质；将浸泡后的柚子皮取出，挤掉大量水分后，放入冷冻干燥机中，冷冻干燥36 h，去除水分；将干燥后的柚子皮用研钵研磨成粉；取一定量的柚子皮粉末，放入管式炉中，在氮气氛围下1000 ℃煅烧4 h，进行碳化处理；将碳化处理后的柚子皮材料分散到去离子水和乙醇的混合溶液中（体积比1:1），溶液浓度为2mg/ml，置于细胞破碎机下进行强超声破碎处理，处理时间为6 h；处理后的溶液在放入离心机中进行固液分离（转速：15000 rpm，时间：10 min，温度：25 ℃），最后将离心下来的生物质碳材料放入冷冻干燥机中干燥36 h，得到柚子皮生物质碳材料；
（2）磷酸锰仿生酶的制备：首先，将49.46 mg MnCl2·4H2O溶解在250 mL去离子水中。再将34.02 mg KH2PO4和110.15 mg HEPES溶于250 mL去离子水中，并加入11 mL 0.1 M KOH溶液，使得KH2PO4溶液呈中性。然后，KH2PO4溶液被添加进MnCl2溶液中，37℃搅拌，混合溶液变浑浊，预示着三水合磷酸锰（Mn3(PO4)2·3H2O）形成。在反应3 h后，将白色沉淀物离心水洗干净，冷冻干燥48 h得到Mn3(PO4)2·3H2O白色粉末。之后，将50mg Mn3(PO4)2·3H2O加到30mL去离子水中并充分搅拌，再转移到50 mL聚四氟乙烯作内衬的不锈钢反应釜中，250℃加热4 h，接着水洗反应产物并在1000 rpm转速下离心8 min，再放入真空干燥箱中120℃真空干燥6 h，得到白色粉末Mn3(PO4)2。最后，40 mg Mn3(PO4)2与80 mL DMF混合，室温下超声5 h后，经离心水洗干净得到磷酸锰纳米片，即为磷酸锰仿生酶；
（3）导电墨汁的制备：将得到的生物质碳材料分散到水和乙醇的混合溶液中（体积比为1:1），溶液浓度为5mg/ml；再将磷酸锰仿生酶分散到去离子水中，溶液浓度为3 mg/ml；然后按质量比1:2.1（磷酸锰：生物质碳）将两种溶液混合超声1h，得到生物质碳/磷酸锰仿生酶混合溶液；将得到的生物质碳/磷酸锰仿生酶混合溶液与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐按质量比7.9:1（具体是指生物质碳和磷酸锰仿生酶的总投料量与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为7.9∶1）进行混合，即制成导电墨汁；按照常规方法取6 μL修饰涂覆到电极表面制成涂覆电极，或结合丝网印刷技术制备成丝网印刷微电极，用于检测超氧阴离子，结果表明，实现了对超氧阴离子的高灵敏检测，精度高。
实施例3
本例提供一种电化学生物传感器用的导电墨汁及其制备方法，具体的制备过程如下：
（1）生物质碳材料的制备：购买两个新鲜、表皮无破损的红心柚，去除果肉，留下表皮；将表皮切成小块放入去离子水中浸泡12 h，去除杂质；将浸泡后的柚子皮取出，挤掉大量水分后，放入冷冻干燥机中，冷冻干燥36 h，去除水分；将干燥后的柚子皮用研钵研磨成粉；取一定量的柚子皮粉末，放入管式炉中，在氮气氛围下1000 ℃煅烧4 h，进行碳化处理；将碳化处理后的柚子皮材料分散到去离子水和乙醇的混合溶液中（体积比1:1），溶液浓度为2mg/ml，置于细胞破碎机下进行强超声破碎处理，处理时间为6 h；处理后的溶液在放入离心机中进行固液分离（转速：15000 rpm，时间：10 min，温度：25 ℃），最后将离心下来的生物质碳材料放入冷冻干燥机中干燥36 h，得到柚子皮生物质碳材料；
（2）磷酸锰仿生酶的制备：首先，将49.46 mg MnCl2·4H2O溶解在250 mL去离子水中。再将34.02 mg KH2PO4和110.15 mg HEPES溶于250 mL去离子水中，并加入11 mL 0.1 M KOH溶液，使得KH2PO4溶液呈中性。然后，KH2PO4溶液被添加进MnCl2溶液中，37℃搅拌，混合溶液变浑浊，预示着三水合磷酸锰（Mn3(PO4)2·3H2O）形成。在反应3 h后，将白色沉淀物离心水洗干净，冷冻干燥48 h得到Mn3(PO4)2·3H2O白色粉末。之后，将50mg Mn3(PO4)2·3H2O加到30mL去离子水中并充分搅拌，再转移到50 mL聚四氟乙烯作内衬的不锈钢反应釜中，250℃加热4 h，接着水洗反应产物并在1000 rpm转速下离心8 min，再放入真空干燥箱中120℃真空干燥6 h，得到白色粉末Mn3(PO4)2。最后，40 mg Mn3(PO4)2与80 mL DMF混合，室温下超声5 h后，经离心水洗干净得到磷酸锰纳米片，即为磷酸锰仿生酶；
（3）导电墨汁的制备：将得到的生物质碳材料分散到水和乙醇的混合溶液中（体积比为1:1），溶液浓度为5mg/ml；再将磷酸锰仿生酶分散到去离子水中，溶液浓度为3 mg/ml；然后按质量比1:1.9（磷酸锰：生物质碳）将两种溶液混合超声1h，得到生物质碳/磷酸锰仿生酶混合溶液；将得到的生物质碳/磷酸锰仿生酶混合溶液与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐按质量比7.9:1（具体是指生物质碳和磷酸锰仿生酶的总投料量与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为8.1∶1）进行混合，即制成导电墨汁；按照常规方法取6 μL修饰涂覆到电极表面制成涂覆电极，或结合丝网印刷技术制备成丝网印刷微电极，用于检测超氧阴离子，结果表明，实现了对超氧阴离子的高灵敏检测，精度高。
从上述可以得知，本发明充分利用了廉价绿色的生物质材料来制备高附加值碳纳米材料，成本低，检测效果好，同时本发明发明人意外发现采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为导电墨汁的粘接体系相比常用的壳聚糖、粘结剂Nafion粘结剂成本更低，而且对超氧阴离子的检测效果更好；尤其是本发明的导电墨汁中以特定比例的磷酸锰仿生酶、生物质碳和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐为主要材料，该导电墨汁通过三种主要材料的协同复合效应，实现了对超氧阴离子的高灵敏检测，同时该导电墨汁具有可印刷性，能够通过丝网印刷技术构建高导电性、成本低、可大批量制作、应用范围广等优势的丝网印刷微电极或电极阵列，同时还能够直接涂覆在常规电极上进而能够检测超氧阴离子，克服了目前以磷酸锰为活性基础的传感器电极存在的缺陷。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电化学生物传感器用的导电墨汁，其特征在于，所述导电墨汁包含以下组分：生物质碳、磷酸锰仿生酶、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和溶剂；其中，所述生物质碳与所述磷酸锰仿生酶的投料质量比为1.5-2.5∶1，所述生物质碳和所述磷酸锰仿生酶的总投料量与所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为4-12∶1。
2.根据权利要求1所述的电化学生物传感器用的导电墨汁，其特征在于，所述生物质碳与所述磷酸锰仿生酶的投料质量比为1.8-2.2∶1。
3.根据权利要求1所述的电化学生物传感器用的导电墨汁，其特征在于，所述生物质碳和所述磷酸锰仿生酶的总投料量与所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的投料质量比为7-9∶1。
4.根据权利要求1所述的电化学生物传感器用的导电墨汁，其特征在于，所述溶剂为水和/或乙醇。
5.根据权利要求1所述的电化学生物传感器用的导电墨汁，其特征在于，所述生物质碳通过如下方法制备：将生物质材料除杂后冷冻干燥，研磨成粉，然后在惰性气氛下进行煅烧，再分散在分散溶剂中，进行破碎处理，分离，干燥，制成。
6.根据权利要求1所述的电化学生物传感器用的导电墨汁，其特征在于，所述磷酸锰仿生酶为片状的磷酸锰，所述片状的磷酸锰通过如下方法制备而得：将无水的δ-磷酸锰加至非质子极性溶剂中，在室温下分散，分离、干燥，制得。
7.根据权利要求1所述的电化学生物传感器用的导电墨汁，其特征在于，所述导电墨汁中，所述生物质碳、所述磷酸锰仿生酶和所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐总和的浓度为1-20mg/mL。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的电化学生物传感器用的导电墨汁的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：按配方称取各组分，将所述生物质碳、磷酸锰仿生酶分别配制成溶液，然后超声混合，再与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐超声混合，制成。
9.一种用于检测超氧阴离子的电化学生物传感器电极，包括电极本体，其特征在于，所述电化学生物传感器电极还包括包覆在所述电极本体上的功能涂层，所述功能涂层由涂覆在所述电极本体上的权利要求1-7中任一项所述的电化学生物传感器用的导电墨汁形成。
10.一种用于检测超氧阴离子的电化学生物传感器电极，其特征在于，所述电化学生物传感器电极为采用丝网印刷方法将权利要求1-7中任一项所述的电化学生物传感器用的导电墨汁丝网印刷制成。
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