專利名稱：：一種介體電化學(xué)酶電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種介體電化學(xué)酶電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
：迄今為止，生物傳感器的發(fā)展已歷經(jīng)近五十年，吸引了世界范圍科學(xué)家的巨大關(guān)注，而且正在被應(yīng)用到更多的領(lǐng)域。生物傳感器的構(gòu)成包括兩部分分子識(shí)別元件和換能器。被測(cè)物質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入生物敏感膜層，經(jīng)分子識(shí)別、發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)后，所產(chǎn)生的信息被響應(yīng)的換能器轉(zhuǎn)換成與被測(cè)物濃度相關(guān)的電信號(hào)。分子識(shí)別元件在決定生物傳感器的功能方面起了關(guān)鍵作用，其所含生物組分是酶、組織、抗體/抗原、細(xì)菌、酵母。固定化酶電極由于穩(wěn)定、可控、低干擾等特點(diǎn)而得到最多的研究和應(yīng)用。比如，水溶液形式的酶通常只能和底物作用一次，難以回收，但是當(dāng)酶被固定化時(shí)，可以很快的從反應(yīng)混合物中分離，并能重復(fù)使用；而且，通過(guò)調(diào)控固定化酶的微環(huán)境，可獲得很多需求的性質(zhì)，如高靈敏度、快速的響應(yīng)。聚合物膜為酶在電極表面的固定化提供了良好的支撐體，而且多分子層聚合物膜具三維空間結(jié)構(gòu)的特征，可提供許多能利用的勢(shì)場(chǎng)，其活性劑的濃度高、電化學(xué)相應(yīng)信號(hào)大，而且具有較高的化學(xué)、機(jī)械和電化學(xué)的穩(wěn)定性，此外，相對(duì)于其他修飾電極的方法，聚合物薄膜的制備對(duì)基底電極的表面狀態(tài)要求不苛刻。靜電紡絲制備的纖維膜可以很容易實(shí)現(xiàn)這種多層結(jié)構(gòu)，而且由于靜電作用，纖維膜能夠牢固的結(jié)合到電極表面。靜電紡絲是通過(guò)帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場(chǎng)中流動(dòng)與變形，經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻而固化而形成超細(xì)纖維的紡絲方法。通過(guò)靜電紡絲可在接收屏上形成納米級(jí)纖維(Z,M.Huang,Y.-Z.Zhang,M.Kotaki,S.Ramakrishna."Areviewonpolymernanofibersbyelectrospinningandtheirapplicationsinnanocomposties",Compos.Sci.Technol"2003,63:2223-2253)。而且，通過(guò)改變靜電紡絲裝置，可以得到具有所需性質(zhì)的纖維膜(W.E.Teo,S.Ramakrishna."Areviewonelectrospinningdesignandnanofiberassemblies",Nanotechnology,2006，17,R89-R106).作為酶固定化載體，靜電紡纖維膜相對(duì)于其他材料有很明顯的優(yōu)勢(shì)第一，制備工藝非常簡(jiǎn)單；第二，纖維膜具有極高的比表面積，可具有較高的酶固定化效率以及降低底物擴(kuò)散阻力。許多研究者已經(jīng)嘗試將酶固定于靜電紡纖維膜上(H.-F.Jia，G.-Y.Zhu，B.Vugrinovich."Enzyme-carryingpolymericnanofiberspreparedviaelectrospinningforuseasuniquebiocatalysts"，Biotechnol.Prog.2002，18:1027-1032;T.E.Herricks,S,H.Kim,J.-B.Kim."Directfabricationofenzyme-carryingpolymernanofibersbyelectrospinning",J.Mater.Chem.，2005,15:3241—3245;Y.-H.Wang,Y.-LHsieh."Enzymeimmobilizationtoultra-finecellulosefibersviaamphiphilicpolyethyleneglycolspacers",J.Polym.Sci.PartA:Polym.Chem.,2004,42:4289~4299;L.-L.Wu，X.-Y.Yuan,J.Sheng."ImmobilizationofcellulaseinnanofibrousPVAmembranesbyelectrospinning",J.Membr.Sci"2005，250:167-173)。將靜電紡絲在酶電極制備方面則應(yīng)用極少。CN1737560A將酶與聚合物溶液混合，然后共紡絲制備酶電極。不過(guò)這種方法可應(yīng)用的聚合物種類有限，因?yàn)榇蠖鄶?shù)酶都是水溶性的，所用的聚合物也必須是水溶性的。因此，利用靜電紡纖維作為活化層在酶電極制備中仍然具有很重要的意義。為了增強(qiáng)電極響應(yīng)和提高電極的抗干擾能力，基于氧化還原酶的安培傳感器往往采用電子媒介體。相對(duì)于溶解氧，電子媒介體可使得電極響應(yīng)的線型范圍拓寬，過(guò)電位降低。同時(shí)，噪聲、背景電流及干擾信號(hào)均減小，且由于消除了過(guò)氧化氫，使得生物傳感器的工作壽命延長(zhǎng)。可應(yīng)用的媒介體很多，包括鐵氰化鉀，醌，二茂鐵，二茂鐵衍生物和卟啉。二茂鐵應(yīng)用范圍很普遍，這是由于二茂鐵是疏水性的，當(dāng)用于水體系時(shí)，避免了媒介體從電極表面的脫落，且二茂鐵呈現(xiàn)良好的電化學(xué)可逆性，并可通過(guò)改變其結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)其氧化還原電位。在聚合物薄膜修飾電極中，二茂鐵及其衍生物也被廣泛采用，如將二茂鐵醛基與殼聚糖側(cè)鏈反應(yīng)，而后將這種修飾過(guò)的殼聚糖與酶共沉積到電極表面(A.Garcia,C.Peniche-Covas,B.Chico,B.K.Simpson,R.Villalonga."Ferrocenebranchedchitosanfortheconstructionofareagentlessamperometrichydrogenperoxidebiosensor",Macromol.Biosci.2007，7,435-439)。但由于殼聚糖極好的親水性以及酶的脫落，在電化學(xué)分析時(shí)仍可能存在傳感器穩(wěn)定性低的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種介體電化學(xué)酶電極及其制備方法介體電化學(xué)酶電極包括基底電極和活化層，基底電極上設(shè)有活化層，其特征是1)活化層為電子媒介體功能化丙烯腈共聚物的納米纖維膜和固定的氧化還原酶；2)活化層的納米纖維膜由靜電紡絲方法制備；3)丙烯腈共聚物中，共聚單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸酐、衣康酸或甲基丙烯酸縮水甘油酯，共聚單體占丙烯腈共聚物摩爾百分?jǐn)?shù)為520%，丙烯腈共聚物的粘均分子量為3萬(wàn)10萬(wàn)；電子媒介體占丙烯腈共聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%15.8%;4)電子媒介體包括含有反應(yīng)性基團(tuán)的二茂鐵、卟啉、鐵卟啉或鋅卟啉，反應(yīng)性基團(tuán)包括氨基或羥基；5)氧化還原酶為過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、細(xì)胞色素、葡萄糖氧化酶、膽固醇氧化酶、乙醇脫氫酶或漆酶。介體電化學(xué)酶電極的制備方法包括如下步驟1)先將丙烯腈共聚物和含氨基或羥基的電子媒介體在二甲基甲酰胺中溶解，丙烯腈共聚物和電子媒介體的質(zhì)量比為1/15/1，然后加入N，N，一二環(huán)己基碳二亞胺，其在二甲基甲酰胺中的濃度為515毫克/亳升，在15°C45°C時(shí)反應(yīng)1248小時(shí)。將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在60°C70°C下真空干燥2448小時(shí)，得到電子媒介體功能化的含丙烯酸、甲基丙烯酸或衣糠酸的丙烯腈共聚物；2)將電子媒介體功能化的含丙烯酸、甲基丙烯酸或衣糠酸的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%10%的共聚物溶液；以鉬電極、金電極或玻碳電極為接收板，當(dāng)電壓為1020千伏、擠出速率為0.53.0毫升/小時(shí)、接收距離為1020厘米時(shí)收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)210小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的緩沖溶液中，其中l(wèi)-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為520毫克/毫升，N-羥基琥珀酰亞胺的濃度為312毫克/毫升，在4°C25°C下振蕩活化210小時(shí)，然后用緩沖溶液洗滌35次；將活化的電極表面浸入含有110毫克/毫升氧化還原酶的緩沖溶液，在4°C25。C下振蕩反應(yīng)324小時(shí)后，得到含有丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸的纖維表面固定酶的電極，4。C下保存待用。介體電化學(xué)酶電極的制備方法包括如下步驟l)先將丙烯腈共聚物在二甲基甲酰胺中溶解，然后加入含有氨基或羥基的電子媒介體在15°C45°C時(shí)反應(yīng)1248小時(shí)，丙烯腈共聚物和電子媒介體的質(zhì)量比為1/15/1，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在60。C70。C下真空干燥2448小時(shí)，得到電子媒介體功能化的含馬來(lái)酸酐或甲基丙烯酸縮水基甘油酯的丙烯腈共聚物；2)將電子媒介體功能化的含馬來(lái)酸酐或甲基丙烯酸縮水基甘油酯的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%10%的共聚物溶液；以鉑電極、金電極或玻碳電極為接收板，當(dāng)電壓為1020千伏、擠出速率為0.53.0毫升/小時(shí)、接收距離為1020厘米收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)210小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入含有110毫克/毫升氧化還原酶的緩沖溶液，在4°C25°C下振蕩反應(yīng)324小時(shí)后，得到含有馬來(lái)酸酐或甲基丙烯酸縮水甘油酯的纖維表面固定酶的電極，4°C下保存待用。所述的氧化還原酶為過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、細(xì)胞色素、葡萄糖氧化酶、膽固醇氧化酶、乙醇脫氫酶或漆酶。所述的電子媒介體為含有反應(yīng)性基團(tuán)的二茂鐵、卟啉、鐵卟啉或鋅卟啉，反應(yīng)性基團(tuán)包括氨基或羥基。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果1)所選用的聚合物容易獲得，且含有反應(yīng)性基團(tuán)；2)電子媒介體與共聚物的反應(yīng)效率高，而且產(chǎn)物分離過(guò)程容易；3)酶電極制備方法簡(jiǎn)單，電極表面的纖維層含有反應(yīng)性基團(tuán)，便于酶固定化;4)纖維復(fù)合層極高的比表面積和高的孔隙率使得電極的載酶效率高，底物擴(kuò)散阻力小；而且電子媒介體的引入明顯降低了電極的檢測(cè)限，加快了響應(yīng)速度，提高了電極響應(yīng)，加寬了可檢測(cè)分析物的線性響應(yīng)范圍，增加了電極的抗干擾能力；5)酶和電子媒介體的固定化極大的提高了電極的響應(yīng)穩(wěn)定性，從而降低了電極的制作成本并提高了電極使用的普遍性。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述，但所述實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例1l)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量10萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為5%)和氨基二茂鐵在二甲基甲酰胺中溶解，丙烯腈共聚物和電子媒介體的質(zhì)量比為1/1然后加入N,N，一二環(huán)己基碳二亞胺，其在二甲基甲酰胺中的濃度為5毫克/毫升，在15。C時(shí)反應(yīng)12小時(shí)。將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在60°C下真空干燥24小時(shí)，得到二茂鐵功能化的含丙烯酸的丙烯腈共聚物；2)將二茂鐵功能化的含丙烯酸的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的共聚物溶液；以鉑電極為接收板，當(dāng)電壓為10千伏、擠出速率為0.5毫升/小時(shí)、接收距離為10厘米時(shí)收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)2小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的緩沖溶液中，其中l(wèi)-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為5毫克/毫升，N-羥基琥珀酰亞胺的濃度為3毫克/毫升，在25°C下振蕩活化2小時(shí)，然后用緩沖溶液洗滌3次；將活化的電極表面浸入含有1毫克/毫升過(guò)氧化氫酶的緩沖溶液，在25°C下振蕩反應(yīng)3小時(shí)后，得到含有丙烯酸的纖維表面固定酶的電極，4。C下保存待用。實(shí)施例21)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量3萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為20%)和含氨基的卟啉在二甲基甲酰胺中溶解，丙烯腈共聚物和電子媒介體的質(zhì)量比為5/1，然后加入N,N，一二環(huán)己基碳二亞胺，其在二甲基甲酰胺中的濃度為15毫克/毫升，在45。C時(shí)反應(yīng)48小時(shí)。將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在70。C下真空干燥48小時(shí)，得到卟啉功能化的含甲基丙烯酸的丙烯腈共聚物；2)將卟啉功能化的含甲基丙烯酸的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%10%的共聚物溶液；以金電極為接收板，當(dāng)電壓為20千伏、擠出速率為3.0毫升/小時(shí)、接收距離為20厘米時(shí)收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)10小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的緩沖溶液中，其中l(wèi)-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為20毫克/毫升，N-羥基琥珀酰亞胺的濃度為12毫克/毫升，在4°C下振蕩活化10小時(shí)，然后用緩沖溶液洗漆5次；將活化的電極表面浸入含有10毫克/亳升葡萄糖氧化酶的緩沖溶液，在4°C下振蕩反應(yīng)24小時(shí)后，得到含有甲基丙烯酸纖維表面固定酶的電極，4"C下保存待用。實(shí)施例3l)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量3萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為20%)和含氨基的鐵卟啉在二甲基甲酰胺中溶解，丙烯腈共聚物和電子媒介體的質(zhì)量比為1/1,然后加入N，N'—二環(huán)己基碳二亞胺，其在二甲基甲酰胺中的濃度為15毫克/毫升，在45。C時(shí)反應(yīng)48小時(shí)。將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在70。C下真空干燥48小時(shí)，得到鐵卟啉功能化的含甲基丙烯酸的丙烯腈共聚物；2)將鐵卟啉功能化的含甲基丙烯酸的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的共聚物溶液；以玻碳電極為接收板，當(dāng)電壓為20千伏、擠出速率為3.0毫升/小時(shí)、接收距離為20厘米時(shí)收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)10小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的緩沖溶液中，其中l(wèi)-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為20毫克/毫升，N-羥基琥珀酰亞胺的濃度為12毫克/毫升，在4。C下振蕩活化10小時(shí)，然后用緩沖溶液洗滌5次；將活化的電極表面浸入含有10毫克/毫升葡萄糖氧化酶的緩沖溶液，在4°C下振蕩反應(yīng)24小時(shí)后，得到含有衣康酸纖維表面固定酶的電極，4"C下保存待用。實(shí)施例41)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量3萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為20%)和含氨基的鋅卟啉在二甲基甲酰胺中溶解，丙烯腈共聚物和含氨基的鋅卟啉的質(zhì)量比為1/1，然后加入N,N，一二環(huán)己基碳二亞胺，其在二甲基甲酰胺中的濃度為15毫克/毫升，在45°C時(shí)反應(yīng)48小時(shí)。將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在70。C下真空干燥48小時(shí)，得到鋅卟啉功能化的含甲基丙烯酸的丙烯腈共聚物；2)將鋅卟啉功能化的含甲基丙烯酸的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的共聚物溶液；以鉑電極為接收板，當(dāng)電壓為20千伏、擠出速率為3.0毫升/小時(shí)、接收距離為20厘米時(shí)收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)10小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的緩沖溶液中，其中l(wèi)-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為20毫克/毫升，N-羥基琥珀酰亞胺的濃度為12毫克/毫升，在4°0下振蕩活化10小時(shí)，然后用緩沖溶液洗滌5次；將活化的電極表面浸入含有10毫克/毫升葡萄糖氧化酶的緩沖溶液，在4°C下振蕩反應(yīng)24小時(shí)后，得到含有衣康酸纖維表面固定酶的電極，4T下保存待用。實(shí)施例5以過(guò)氧化物酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)施例3相同。實(shí)施例6以細(xì)胞色素代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)施例3相同。實(shí)施例7以膽固醇氧化酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)施例3相同。實(shí)施例8以乙醇脫氫酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)施例3相同。實(shí)施例9以漆酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)施例3相同。實(shí)施例101)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量10萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為5%)在二甲基甲酰胺中溶解，丙烯腈共聚物和含羥基的二茂鐵的質(zhì)量比為5/1，然后加入含有含羥基的二茂鐵在15°C時(shí)反應(yīng)12小時(shí)，丙烯腈共聚物和含羥基的二茂鐵的質(zhì)量比為5/1，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在60。C下真空干燥24小時(shí)，得到二茂鐵功能化的含馬來(lái)酸酐的丙烯腈共聚物；2)將二茂鐵功能化的含馬來(lái)酸酐的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的共聚物溶液；以鉑電極為接收板，當(dāng)電壓為10千伏、擠出速率為0.5毫升/小時(shí)、接收距離為10厘米收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)2小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入含有1毫克/毫升過(guò)氧化氫酶的緩沖溶液，在25。C下振蕩反應(yīng)3小時(shí)后，得到含有馬來(lái)酸酐的纖維表面固定酶的電極，40C下保存待用。實(shí)施例111)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量3萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為20%)在二甲基甲酰胺中溶解，然后加入含有羥基的卟啉在45T時(shí)反應(yīng)48小時(shí)，丙烯腈共聚物和含有羥基的卟啉的質(zhì)量比為1/1，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在70。C下真空干燥48小時(shí)，得到卟啉功能化的含甲基丙烯酸縮水甘油酯的丙烯腈共聚物；2)將卟啉功能化的含甲基丙烯酸縮水基甘油酯的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的共聚物溶液；以金電極為接收板，當(dāng)電壓為20千伏、擠出速率為3.0毫升/小時(shí)、接收距離為20厘米收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)10小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入含有10毫克/毫升葡萄糖氧化酶的緩沖溶液，在4。C下振蕩反應(yīng)24小時(shí)后，得到含有甲基丙烯酸縮水甘油酯的纖維表面固定酶的電極，4。C下保存待用。實(shí)施例12l)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量3萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為20%)在二甲基甲酰胺中溶解，然后加入含有羥基的鐵卟啉在45°C時(shí)反應(yīng)48小時(shí)，丙烯腈共聚物和羥基的鐵卟啉的質(zhì)量比為1/1，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在70。C下真空干燥48小時(shí)，得到鐵卟啉功能化的含甲基丙烯酸縮水甘油酯的丙烯腈共聚物；2)將鐵卟啉功能化的含甲基丙烯酸縮水基甘油酯的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的共聚物溶液；以玻碳電極為接收板，當(dāng)電壓為20千伏、擠出速率為3.0毫升/小時(shí)、接收距離為20厘米收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)10小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入含有10毫克/毫升過(guò)氧化物酶的緩沖溶液，在4。C下振蕩反應(yīng)24小時(shí)后，得到含有甲基丙烯酸縮水甘油酯的纖維表面固定酶的電極，4°(3下保存待用。實(shí)施例131)先將丙烯腈共聚物(粘均分子量3萬(wàn)，共聚單體摩爾百分?jǐn)?shù)為20%)在二甲基甲酰胺中溶解，然后加入含有氨基的鋅卟啉在45°C時(shí)反應(yīng)48小時(shí)，丙烯腈共聚物和含氨基的鋅卟啉的質(zhì)量比為1/1，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在70°C下真空干燥48小時(shí)，得到鋅卟啉功能化的含甲基丙烯酸縮水甘油酯的丙烯腈共聚物；2)將鋅卟啉功能化的含甲基丙烯酸縮水基甘油酯的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的共聚物溶液；以玻碳電極為接收板，當(dāng)電壓為20千伏、擠出速率為3.0毫升/小時(shí)、接收距離為20厘米收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)10小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入含有10毫克/毫升葡萄糖氧化酶的緩沖溶液，在4T下振蕩反應(yīng)24小時(shí)后，得到含有甲基丙烯酸縮水甘油酯的纖維表面固定酶的電極，4。C下保存待用。實(shí)施例14以過(guò)氧化物酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)例ll相同。實(shí)施例15以細(xì)胞色素代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)例11相同。實(shí)施例16以膽固醇氧化酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)例11相同。實(shí)施例17以乙醇脫氫酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)例11相同。實(shí)施例18以漆酶代替葡萄糖氧化酶，其余與實(shí)例ll相同。本發(fā)明部分實(shí)例制備的葡萄糖氧化酶電極參數(shù)見(jiàn)表1。表1制備的葡萄糖氧化酶電極參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1.一種介體電化學(xué)酶電極，包括基底電極和活化層，基底電極上設(shè)有活化層，其特征是1)活化層為電子媒介體功能化丙烯腈共聚物的納米纖維膜和固定的氧化還原酶；2)活化層的納米纖維膜由靜電紡絲方法制備；3)丙烯腈共聚物中，共聚單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸酐、衣康酸或甲基丙烯酸縮水甘油酯，共聚單體占丙烯腈共聚物摩爾百分?jǐn)?shù)為5～20％，丙烯腈共聚物的粘均分子量為3萬(wàn)～10萬(wàn)；電子媒介體占丙烯腈共聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％～15.8％；4)電子媒介體包括含有反應(yīng)性基團(tuán)的二茂鐵、卟啉、鐵卟啉或鋅卟啉，反應(yīng)性基團(tuán)包括氨基或羥基；5)氧化還原酶為過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、細(xì)胞色素、葡萄糖氧化酶、膽固醇氧化酶、乙醇脫氫酶或漆酶。2.—種如權(quán)利要求1所述的介體電化學(xué)酶電極的制備方法，其特征在于包括如下歩驟1)先將丙烯腈共聚物和含氨基或羥基的電子媒介體在二甲基甲酰胺中溶解，丙烯腈共聚物和電子媒介體的質(zhì)量比為1/15/1，然后加入N,N，一二環(huán)己基碳二亞胺，其在二甲基甲酰胺中的濃度為515毫克/毫升，在15。C45。C時(shí)反應(yīng)1248小時(shí)。將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在60°C70°C下真空干燥2448小時(shí)，得到電子媒介體功能化的含丙烯酸、甲基丙烯酸或衣糠酸的丙烯腈共聚物；2)將電子媒介體功能化的含丙烯酸、甲基丙烯酸或衣糠酸的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%10%的共聚物溶液；以銷電極、金電極或玻碳電極為接收板，當(dāng)電壓為1020千伏、擠出速率為0.53.0毫升/小時(shí)、接收距離為1020厘米時(shí)收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)210小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的緩沖溶液中，其中l(wèi)-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為520毫克/毫升，N-羥基琥珀酰亞胺的濃度為312毫克/毫升，在4°C25°C下振蕩活化210小時(shí)，然后用緩沖溶液洗滌35次;將活化的電極表面浸入含有110毫克/毫升氧化還原酶的緩沖溶液，在4。C250C下振蕩反應(yīng)324小時(shí)后，得到含有丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸的纖維表面固定酶的電極，4。C下保存待用。3.—種如權(quán)利要求1所述的介體電化學(xué)酶電極的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)先將丙烯腈共聚物在二甲基甲酰胺中溶解，然后加入含有氨基或羥基的電子媒介體在15。C45。C時(shí)反應(yīng)1248小時(shí)，丙烯腈共聚物和電子媒介體的質(zhì)量比為1/15/1，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇沉析，洗滌，在60°C70°C下真空干燥2448小時(shí)，得到電子媒介體功能化的含馬來(lái)酸酐或甲基丙烯酸縮水基甘油酯的丙烯腈共聚物；2)將電子媒介體功能化的含馬來(lái)酸酐或甲基丙烯酸縮水基甘油酯的丙烯腈共聚物溶解于二甲基甲酰胺中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%10%的共聚物溶液；以鉑電極、金電極或玻碳電極為接收板，當(dāng)電壓為1020千伏、擠出速率為0.53.0毫升/小時(shí)、接收距離為1020厘米收集纖維膜，紡絲時(shí)間持續(xù)210小時(shí)，得到沉積有納米纖維膜的電極；3)將沉積有納米纖維膜的電極表面浸入含有110毫克/毫升氧化還原酶的緩沖溶液，在4°C25°C下振蕩反應(yīng)324小時(shí)后，得到含有馬來(lái)酸酐或甲基丙烯酸縮水甘油酯的纖維表面固定酶的電極，4°C下保存待用。4.如權(quán)利要求2或3所述的一種介體電化學(xué)酶電極的制備方法，其特征在于所述的氧化還原酶為過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、細(xì)胞色素、葡萄糖氧化酶、膽固醇氧化酶、乙醇脫氫酶或漆酶。5.如權(quán)利要求2或3所述的一種介體電化學(xué)酶電極的制備方法，其特征在于所述的電子媒介體為含有反應(yīng)性基團(tuán)的二茂鐵、卟啉、鐵卟啉或鋅n卜啉，反應(yīng)性基團(tuán)包括氨基或羥基。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種介體電化學(xué)酶電極及其制備方法。通過(guò)丙烯腈共聚物和帶有反應(yīng)性基團(tuán)的電子媒介體在二甲基甲酰胺中偶聯(lián)反應(yīng)制備介體功能化的丙烯腈共聚物。以二甲基甲酰胺溶劑，功能化的丙烯腈共聚物為原料，電化學(xué)電極為接受電極，通過(guò)靜電紡絲方法在電極表面制備了共聚物纖維膜，然后利用共價(jià)法將一種氧化還原酶固定于電極表面的纖維層，制成纖維活化層。本發(fā)明中，靜電紡纖維極高的比表面積，其表面的反應(yīng)基團(tuán)，和固定的電子媒介體使得這種電化學(xué)酶電極具有高的載酶效率，高穩(wěn)定性和高的響應(yīng)強(qiáng)度。該介體電化學(xué)酶電極具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單，可以反復(fù)使用，有效酶膜表面積大，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合批量化生產(chǎn)。文檔編號(hào)G01N27/327GK101285792SQ20081006162公開(kāi)日2008年10月15日申請(qǐng)日期2008年5月23日優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日發(fā)明者徐志康,王振剛,黃小軍申請(qǐng)人:浙江大學(xué)