專利名稱：電沉積殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜制備修飾電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及修飾電極制備，尤其涉及一種電沉積殼聚糖-離子液體-酶 復(fù)合膜制備修飾電極的方法。
背景技術(shù)：
生物傳感器是近幾十年發(fā)M來新型傳感器技術(shù)，具有分析速度快、 使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、臨床診斷、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、食品醫(yī) 藥工業(yè)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。酶修飾電極是生物傳感器研究的熱點(diǎn)， 并已發(fā)展了多種電極制備方法。酶修飾電極的靈敏度和穩(wěn)定性是評價酶電 極性能的兩個重要指標(biāo)，酶修飾電極制備過程的可控性是決定酶電極實(shí)際 應(yīng)用的主要因素。酶固定方法及電子傳遞促進(jìn)劑的選擇對于制備響應(yīng)快、 靈敏度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長的生物傳感器至關(guān)重要。
離子液體是一類新型的綠色溶劑。與有機(jī)溶劑相比，離子液體具有許
多優(yōu)良的性能，如高的離子導(dǎo)電性；較寬的電化學(xué)窗口；蒸汽壓低，不易 揮發(fā)等。隨著近年來離子液體應(yīng)用的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)許多酶在離子液 體中具有良好的性能，有利于進(jìn)行電化學(xué)和電催化反應(yīng)。同時，離子液體 高的離子導(dǎo)電性還可有效促進(jìn)酶與電極材料間的電子傳遞。
修飾電極作為生物傳感器中的重要部件，其制備方法對生物傳感器的 性能有很大影響?，F(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于修飾電極制備的如
中國發(fā)明專利申請200610017201.8公開了 一種離子液體溶膠-凝膠復(fù) 合膜包埋酶制備生物傳感器的方法，其主要步驟為將l-丁基，3-曱基咪 唑四氟化硼，四乙氧基硅，水，0.1mol/L的鹽酸按照l-2 : 2-4 : 1-2 : 0.05-0.1的體積比例在室溫下混合，磁力攪拌2-5小時，室溫下放置l-2小時，得 到溶膠A;將酶與0.05mol/L的pH = 6-7的磷酸緩沖溶液按照質(zhì)量體積比 為1-3 : 50毫克微升的比例混合均勻得溶液B;將溶膠A和溶液B按照 體積比1 : 1-2.5混合均勻，取該混合液均勻涂覆到電極表面，厚度為 0.5-500微米，于0-4'C下放置24-48小時，得生物傳感器。
但現(xiàn)有技術(shù)中酶修飾電極制備工藝普遍較復(fù)雜，制備周期長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種條件溫和，膜厚度可控的電沉積殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜制備修飾電極的方法，主要是針對生物傳感器中修飾電極制備方 法的改進(jìn)。
一種電沉積殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜制備》務(wù)飾電極的方法，制備修 飾電極時將電極作為陰極置入含殼聚糖、離子液體和酶的酸性溶液中，通 電進(jìn)行電沉積，殼聚糖、離子液體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電極。
所述的酸性溶液的配制置方法如下
a) 將殼聚糖溶于質(zhì)量百分比濃度為0.5-5.0%的乙酸或質(zhì)量百分比濃 度為0.5-5.0°/。的鹽酸溶液中，得到溶液A;
溶液A中殼聚糖的質(zhì)量百分比濃度為0.5-4.0%;
b) 向溶液A中加入離子液體，磁力攪拌l-3小時后，超聲10-30分鐘， 得到溶液B;
所述離子液體為l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼或l-丁基3-曱基咪唑氯， 離子液體質(zhì)量為溶液A質(zhì)量的1-3%;
c) 向溶液B中加入酶，超聲10-30分鐘，得到酸性溶液； 所述酶為過氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶、
酪胺酸氧化酶、醇氧化酶、醇脫氫酶、漆酶、膽堿脂酶、膽堿氧化酶、膽 紅素氧化酶、脂肪酶或多酚氧化酶中的一種或多種，酶在酸性溶液中的濃度為0.01-10mg/mL。
所述的電極為金、鉑、玻碳、氧化銦錫。
所述的電沉積時間為1-20分鐘，陰電極電位為0 ~ - 2V。
殼聚糖是天然類多糖曱殼素經(jīng)部分脫乙?；蟮玫降闹辨湸蠓肿由?物多糖，化學(xué)名為聚(l， 4)-2-氨基-2-脫氧-P-D-葡聚糖。殼聚糖來源豐富， 是環(huán)境可再生資源，具有良好的生物相容性。殼聚糖分子中大量的活性氨 基可在酸性環(huán)境下質(zhì)子化，使殼聚糖溶于酸性溶液。
本發(fā)明將殼聚糖與離子液體復(fù)合作為一種新型酶固定化載體。在殼聚 糖、離子液體和酶的混合溶液中插入電極，接通電源時，溶液中的氫離子 在陰極被還原成氫氣。與此同時，陰極表面pH值逐漸增加，并在溶液中 形成一定的pH梯度。由于殼聚糖的溶解性與溶液私復(fù)有關(guān)，當(dāng)電極附近 溶液pH值高于殼聚糖pKa時，殼聚糖變?yōu)椴蝗軤顟B(tài)并沉積在陰極表面。 將殼聚糖與電子傳遞促進(jìn)劑離子液體以及酶相結(jié)合，即在殼聚糖溶液中加 入離子液體和酶，可在電極表面電沉積得到殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜， 制備酶修飾電極。
與常規(guī)滴涂法制備修飾電極等方法相比，本發(fā)明電沉積殼聚糖-離子 液體-酶復(fù)合膜制備修飾電極的方法，條件溫和，簡便快捷，殼聚糖-離子 液體-酶復(fù)合膜厚度可控，并可根據(jù)需要控制酶固定量。
殼聚糖具有良好的生物相容性，是優(yōu)良的酶固定化載體。許多酶在離 子液體中也具有良好的性能。同時，離子液體高的離子導(dǎo)電性可有效促進(jìn) 酶與電極材料間的電子傳遞。殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜可使酶具有良好 的生物活性并易于發(fā)生電化學(xué)和電催化反應(yīng)。本發(fā)明方法制備的殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜制備的修飾電極響應(yīng)快，靈敏度高，穩(wěn)定性好，使用 壽命長。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
將殼聚糖溶于質(zhì)量百分比濃度為1 %的乙酸溶液中，殼聚糖的質(zhì)量百
分比濃度為0.5%，加入離子液體l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼，離子液體質(zhì) 量為殼聚糖溶液質(zhì)量的1%，磁力攪拌3小時，超聲分?jǐn)?0分鐘后加入 lmg/mL辣根過氧化物酶，超聲分?jǐn)?5分鐘。將金電極作為陰極，在-lV電 位下電沉積5分鐘，即得電沉積殼聚糖-離子液體-辣根過氧化物酶復(fù)合膜修 飾電極，得到的修飾電極可用于生物傳感器中。
實(shí)施例2
將殼聚糖溶于質(zhì)量百分比濃度為1 %的鹽酸溶液中，殼聚糖的質(zhì)量百 分比濃度為1%,加入離子液體l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼，離子液體質(zhì)量 為殼聚糖溶液質(zhì)量的2%，磁力攪拌1小時，超聲分散10分鐘后加入 2mg/mL葡萄糖氧化酶，超聲分散10分鐘。將玻碳電極作為陰極，在-1.2V 電位下電沉積8分鐘，即得電沉積殼聚糖-離子液體-葡萄糖氧化酶復(fù)合膜修 飾電極，得到的修飾電極可用于生物傳感器中。
實(shí)施例3
將殼聚糖溶于質(zhì)量百分比濃度為0.5 %的乙酸溶液中，殼聚糖的質(zhì)量百 分比濃度為1%，加入離子液體l-丁基3-曱基咪唑氯，離子液體質(zhì)量為殼聚 糖溶液質(zhì)量的1%,磁力攪拌3小時，超聲分散30分鐘后加入lmg/mL葡 萄糖氧化酶和2mg/mL辣根過氧化物酶，超聲分散10分鐘。將鉑電極作為 陰極，在-1.5V電位下電沉積5分鐘，即得電沉積殼聚糖-離子液體-雙酶復(fù) 合膜修飾電極，得到的修飾電極可用于生物傳感器中。
權(quán)利要求
1、一種電沉積殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜制備修飾電極的方法，其特征在于將電極作為陰電極置入含殼聚糖、離子液體和酶的酸性溶液中，通電進(jìn)行電沉積，殼聚糖、離子液體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電極。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述的酸性溶液的配制方 法如下a) 將殼聚糖溶于質(zhì)量百分比濃度為0.5-5.0%的乙酸或鹽酸溶液中，得 到溶液A;溶液A中殼聚糖的質(zhì)量百分比濃度為0.5-4.0%;b) 向溶液A中加入離子液體，磁力攪拌1-3小時后，超聲10-30分鐘， 得到溶液B;所述離子液體為l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼或l-丁基3-曱基咪唑氯， 離子液體質(zhì)量為溶液A質(zhì)量的1-3 。/。；c) 向溶液B中加入酶，超聲10-30分鐘，得到酸性溶液； 所述酶為過氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶、酪胺酸氧化酶、醇氧化酶、醇脫氫酶、漆酶、膽堿脂酶、膽堿氧化酶、膽 紅素氧化酶、脂肪酶或多酚氧化酶中的一種或多種，酶在酸性溶液中的濃 度為0.01-10mg/mL。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的電極為金、鉑、 玻碳、氧化銦錫。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的電沉積時間為1-20 分鐘。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的電沉積時陰電極 電4立為0 ~ - 2V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電沉積殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜制備修飾電極的方法，其特征在于制備修飾時將電極作為陰極置入含殼聚糖、離子液體和酶的酸性溶液中，通電進(jìn)行電沉積，殼聚糖、離子液體和酶附著在陰電極表面，得到修飾電極。本發(fā)明電沉積殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜制備修飾電極的方法，條件溫和，簡便快捷，殼聚糖-離子液體-酶復(fù)合膜厚度可控，并可根據(jù)需要控制酶固定量。
文檔編號G01N27/327GK101196487SQ20071016484
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者奚鳳娜, 林賢福 申請人:浙江大學(xué)