專利名稱：Au NPs-CeO₂@PANI納米復(fù)合材料及制法和以此材料制作的葡萄糖生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電化學生物傳感器及其制作技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種Au NPs-CeO2O PANI納米復(fù)合材料及制法和以此材料制作的葡萄糖生物傳感器。
背景技術(shù)：
近年來，隨著納米科學的發(fā)展和納米材料制備技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料以其獨特的物理化學特性而被廣泛的應(yīng)用于生物傳感器的研制，人們一直致力于尋找具有良好生物相容性的新型納米材料以提高生物傳感器的電化學性能。到目前為止，眾多的納米材料如Au、Ag、Pt等貴重金屬以及碳納米管、導電聚合物薄膜等均已被成功地用于固定葡萄糖氧化酶。在這些納米材料中，導電聚合物以其能有效的轉(zhuǎn)移電子、穩(wěn)定性好、易于構(gòu)建獨特的化學結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，成為科學家在生物傳感器研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點材料之一。而在導電聚合物中，聚苯胺因合成條件簡單，成本低廉，無毒，性能穩(wěn)定更是成為人們研究熱點中的熱點。然而，聚苯胺的氧化還原反應(yīng)只有在酸性環(huán)境下才能有效地進行，這就限制了它在生物傳感器領(lǐng)域的使用。因而，近年來人們致力于導電聚苯胺與無機納米材料復(fù)合的研究，因為這些復(fù)合材料不僅具有優(yōu)良的電化學性能，而且可以使導電聚苯胺在中性環(huán)境下可有效的進行氧化還原反應(yīng)，這就拓展了導電聚苯胺在生物傳感器領(lǐng)域的使用。在與導電聚苯胺復(fù)合的無機材料中，納米半導體材料和金納米粒子常被關(guān)注，這是因為納米半導體材料具有巨大的比表面積、良好的電子傳遞和光電催化性質(zhì)，在固定酶方面，它們可以很好的保持酶的生物活性，并提高了酶活性中心和電極之間的直接電子傳遞的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種具有良好生物相容性的Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料。本發(fā)明的第二個目的是提供一種工藝簡單、耗材少成本低的制備Au NPs-CeO2O PANI納米復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的第三個目的是提供以Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料制作的葡萄糖生物傳感器。本發(fā)明Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料的制備方法，是由二氧化鈰納米顆粒 (CeO2)、苯胺單體(An)和金納米粒子(Au NPs)復(fù)合而成。本發(fā)明Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料的制備方法，由以下步驟組成 A.制備二氧化鈰納米顆粒和金納米粒子，用常規(guī)方法即可制得；
取30mL 0. 15mol/L Ce (NO3) 3溶液，加入6mL3%H202，再邊攪拌邊加入anol/L氨水，成黃色沉淀，至PH值大于9，使沉淀完全。將此沉淀離心兩次，每次約15min。在沉淀中加入稀 HNO3(ImoVL)調(diào)pH至1. 4，在60°C的水浴溫度下進行膠溶，形成淺黃色透明的( 水溶膠。 將( 水溶膠蒸干后得到的樣品在550°C下焙燒2h，既得納米( 粉末；將3 mL檸檬酸三鈉溶液(0.034 mol/L)加入到盛有100 mL水的三口燒瓶中，加熱至沸騰，攪拌下快速注入1 mL氯金酸溶液(0.0 mol/L)，調(diào)節(jié)熱源使反應(yīng)體系保持微沸，攪拌3 5min，溶液從淺黃色變成無色、灰色，最后變成酒紅色，移去熱源，停止攪拌，冷卻至室溫后既得金納米粒子；
B.將二氧化鈰納米顆粒超聲分散在20mL1 mol 鹽酸溶液中，再加入苯胺單體，超聲分散30 min，形成懸浮液X，其中二氧化鈰納米顆粒與苯胺單體摩爾比在1:0. 5 2之間；
C.將與苯胺單體摩爾比為1:1的過硫酸銨溶解在5mL 1 mol · L—1鹽酸溶液中，形成溶液Y;
D.用滴液漏斗將Y緩慢滴加到X中，在磁力攪拌下反應(yīng)12h;反應(yīng)結(jié)束后離心分離，分別用0.1 mol化―1鹽酸溶液、乙醇和二次水洗滌產(chǎn)物至離心液為無色，60 °C真空干燥對h， 得到CeO2OPANI納米復(fù)合材料；
E.將經(jīng)過步驟D所得的具有核-殼結(jié)構(gòu)的CeO2OPANI納米復(fù)合材料在濃度為1.0 mg -πιΓ1金納米粒子的溶膠中攪拌1 后，離心分離，并將產(chǎn)物真空干燥，既得Au NPs-CeO2O PANI納米復(fù)合材料。本發(fā)明Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料制作的葡萄糖生物傳感器，以Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料固定葡萄糖氧化酶。一種實施方式是將Au NPS-Ce02@PANI納米復(fù)合材料、殼聚糖、葡萄糖氧化酶混合均勻后滴于清潔好的基底電極表面，室溫放置晾干，從而制得葡萄糖生物傳感器。
具體實施方式
可以是將Au NPS-Ce02@PANI納米復(fù)合材料溶于去離子水中，其溶液濃度為0. 5 1. 5mg/mL，超聲Ih ；將Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料、lmg/^L葡萄糖氧化酶及質(zhì)量分數(shù)為1.0%殼聚糖按體積比為3:3:1充分混勻后滴于電極表面。其中，二氧化鈰納米顆粒被完全包埋在聚苯胺中，形成核-殼結(jié)構(gòu)；殼層聚苯胺的厚度大約為25 nm，被包埋的二氧化鈰納米顆粒核平均粒徑在10 nm左右，金納米粒子平均粒徑為5nm。本發(fā)明制備的納米復(fù)合材料生物相容性良好，利于生物酶的固定。該制備方法工藝簡單，耗材少，成本低。本發(fā)明合成Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料，并將其修飾于電極上，為葡萄糖氧化酶提供較大的固定化表面積，實現(xiàn)了對葡萄糖的直接電化學傳感檢測，拓寬了對葡萄糖檢測的線性范圍。本發(fā)明采用Au NPs-Ce02@PANI納米復(fù)合材料固定生物酶，利用Au NPs-Ce02iPANI 納米復(fù)合材料良好的電催化活性和生物相容性等優(yōu)勢，提高了修飾電極對酶的相容性，制得的傳感器有效保持了葡萄糖氧化酶的生物活性，提高了生物傳感器的靈敏度、線性范圍及穩(wěn)定性等。從而提高生物傳感器的綜合性能指標。制得的生物傳感器靈敏度高，穩(wěn)定性好，線性范圍寬，具有一定的抗干擾能力，可廣泛應(yīng)用到糖尿病診斷和食品工藝監(jiān)測等方面。該方法制作的葡萄糖生物傳感器對葡萄糖的檢測線性范圍是6.2X10_6 2. 8 X 10 檢出限為1.0X10—6 M，在實際分析檢測方面具有較好的應(yīng)用前景。下表一為Au NPS-Ce02@PANI納米復(fù)合材料與其他常用納米材料固定葡萄糖氧化酶的檢測線性范圍對比表。表一
權(quán)利要求
1.一種Au NPS-Ce02@PANI納米復(fù)合材料，其特征在于該材料是由二氧化鈰納米顆粒、苯胺單體和金納米粒子復(fù)合而成。
2.—種Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于由以下步驟組成A.制備二氧化鈰納米顆粒和金納米粒子；B.將二氧化鈰納米顆粒超聲分散在20mL1 mol·!/1鹽酸溶液中，再加入苯胺單體，超聲分散30 min，形成懸浮液X，其中二氧化鈰納米顆粒與苯胺單體摩爾比在1:0. 5 2之間；C.將與苯胺單體摩爾比為1:1的過硫酸銨溶解在5mL 1 mol -L-I鹽酸溶液中，形成溶液Y;D.用滴液漏斗將Y緩慢滴加到X中，在磁力攪拌下反應(yīng)12h;反應(yīng)結(jié)束后離心分離，分別用0. 1 mol · L-I鹽酸溶液、乙醇和二次水洗滌產(chǎn)物至離心液為無色，60 ！真空干燥M h，得到Ce02@PANI納米復(fù)合材料；E.將經(jīng)過步驟D所得的具有核-殼結(jié)構(gòu)的CeO2OPANI納米復(fù)合材料在濃度為 1.0 mg · mL-1金納米粒子的溶膠中攪拌1 后，離心分離，并將產(chǎn)物真空干燥，既得Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料。
3.一種以Au NPS-Ce02@PANI納米復(fù)合材料制作的葡萄糖生物傳感器，其特征在于以 Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料固定葡萄糖氧化酶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的以AuNPS-Ce02@PANI納米復(fù)合材料制作的葡萄糖生物傳感器，其特征在于將Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料、殼聚糖、葡萄糖氧化酶混合均勻后滴于清潔好的基底電極表面，室溫放置晾干，從而制得葡萄糖生物傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的以AuNPS-Ce02@PANI納米復(fù)合材料制作的葡萄糖生物傳感器，其特征在于將Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料溶于去離子水中，其溶液濃度為 0. 5 1. 5mg/mL，超聲Ih ；將Au NPs-Ce02iPANI納米復(fù)合材料、lmg/^L葡萄糖氧化酶及質(zhì)量分數(shù)為1. 0%殼聚糖按體積比為3:3:1充分混勻后滴于電極表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種AuNPs-CeO2@PANI納米復(fù)合材料及制法和以此材料制作的葡萄糖生物傳感器。首先以二氧化鈰納米顆粒(CeO2)、苯胺單體(An)和金納米粒子(AuNPs)復(fù)合成AuNPs-CeO2@PANI納米復(fù)合材料，再以AuNPs-CeO2@PANI納米復(fù)合材料固定葡萄糖氧化酶制得葡萄糖生物傳感器。本發(fā)明制備的納米復(fù)合材料生物相容性好，利于生物酶的固定且制備方法成本低，簡單快捷。本發(fā)明制作的生物傳感器靈敏度高，穩(wěn)定性好，線性范圍寬，具有一定的抗干擾能力，可廣泛應(yīng)用到糖尿病診斷和食品工藝監(jiān)測等方面。對葡萄糖檢測的線性范圍為6.2×10-6~2.8×10-3M，檢出限為1.0×10-6M。
文檔編號G01N27/327GK102175735SQ20101061768
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者劉國漢, 左顯維, 王艷鳳, 鄭礡, 韓根亮, 馬莉萍 申請人:甘肅省科學院傳感技術(shù)研究所