專利名稱：負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電極的制備方法，尤其涉及一種負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法。
背景技術(shù)：
如圖4所示反映了血糖檢測(cè)過(guò)程由化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的基本過(guò)程，原理是由含有葡萄糖分子的反應(yīng)液(如唾液、血液等體液)在葡萄糖反應(yīng)酶(如己糖激酶、葡萄糖氧化酶)的催化下進(jìn)行化學(xué)分解反應(yīng)，從而釋放出帶電粒子(如氫氧根離子、氫離子及電子)，帶電粒子通過(guò)電極及連接電極的導(dǎo)線將帶電粒子傳輸?shù)诫娦盘?hào)檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)所產(chǎn)生的電流大小判斷反應(yīng)強(qiáng)度，反應(yīng)強(qiáng)度大則反應(yīng)劇烈，葡萄糖含量就高；反之亦然。現(xiàn)有技術(shù)中，酶層主要采用在電極上直接涂布反應(yīng)液的辦法，即直接將葡萄糖反 應(yīng)酶溶液涂在電極表面，為提高反應(yīng)酶的附著強(qiáng)度，一般是將飽和葡萄糖反應(yīng)酶溶液制成易于涂布的具有一定粘性的溶液，利用高速旋涂設(shè)備，在電極表面進(jìn)行多次噴灑式旋涂。或利用絲網(wǎng)印刷的方式，在電極表面進(jìn)行多次涂布。無(wú)論是旋涂或絲網(wǎng)印刷，其電極修飾均需要進(jìn)行多次操作，無(wú)法用一道工序一次性完成。葡萄糖反應(yīng)酶溶液無(wú)論其溶解度有多高，反應(yīng)酶都是不規(guī)則的分散在溶液中的，因此涂布到電極表面以后將形成反應(yīng)酶的不均勻分布，而且每個(gè)分布點(diǎn)的酶含量較低。葡萄糖反應(yīng)酶在電極表面很難形成堆疊結(jié)構(gòu)，即在某一反應(yīng)點(diǎn)只有少量反應(yīng)酶存在，在葡萄糖分解反應(yīng)中很容易被消耗殆盡，該點(diǎn)反應(yīng)進(jìn)行完畢后，局部雖然形成了葡萄糖的低濃度區(qū)，葡萄糖分子會(huì)向這一反應(yīng)區(qū)滲透，但由于反應(yīng)酶沒(méi)有可補(bǔ)償性，改點(diǎn)不在具有反應(yīng)酶，因此反應(yīng)沒(méi)有持續(xù)性。導(dǎo)致產(chǎn)生的電流小，且持續(xù)時(shí)間短，難于檢測(cè)判斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，而提出的一種負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，具有如下步驟SI.采用氣泡液膜法，制得Fe3O4鐵氧體的前軀體；S2.將所述鐵氧體的前驅(qū)體，置于容器內(nèi)200-250攝氏度燒結(jié)10_12h，制得固結(jié)鐵氧體納米粉體；S3.將己糖激酶、乙醇、水、SiO2納米顆粒以及由步驟S2制得的鐵氧體納米粉體按一定比例投入反應(yīng)容器中，在室溫下，回流攪拌20-30分鐘時(shí)間，使己糖激酶水解生成透明溶膠，將該溶膠轉(zhuǎn)入模具中，恒溫水浴，在恒溫條件下烘干、研磨，制得負(fù)載有己糖激酶的納米微球；S4.將步驟S3中制得的納米微球，與25%乙醇溶液以摩爾比1:20—1:30配置成混合溶液，在室溫下電磁攪拌至完全溶解；將溶解體系轉(zhuǎn)移至冰水浴中，加入適量5%—10%的分析純氨水，繼續(xù)攪拌0. 5h-lh，待所述膠體在常溫陳化一段時(shí)間l-2h后，制成納米顆粒溶膠；
S5.取一清洗過(guò)的電極基底，運(yùn)用提拉法，將所述制得的納米顆粒溶膠，在電極基地上進(jìn)行涂抹，提拉速度為6cm / min 8cm/min,提拉結(jié)束后,將所述基底靜置6-12h后,制得涂膜基片；S6.將所述納米顆粒、濃度為10%_15%的甲苯溶液、水按一定摩爾比配置成PH值為
7.8-8. 5的混合溶液，比例為每IL水加入50g納米顆粒，IOOml甲苯溶液，將步驟S5中制得的涂膜基片豎直浸入盛有混合溶液的反應(yīng)器，給反應(yīng)器施加一個(gè)水平的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)條件5000-10000高斯下反應(yīng)一段時(shí)間0. 5h-lh，制得負(fù)載有多層帶酶微球電極。所述步驟2中向反應(yīng)器中投入的反應(yīng)物的比例為每IL去離子水加入己糖激酶10g，乙醇100_150ml，投入的己糖激酶與Si02納米顆粒的質(zhì)量比為1:1.5-1:2. 5，投入的鐵氧體納米粉體與Si02納米顆粒的質(zhì)量比為1:1-1:1. 5。步驟S2中的燒結(jié)時(shí)間為10小時(shí)；燒結(jié)溫度為210°C。步驟4中所述納米微球與25%乙醇溶液以摩爾比1:20配置成混合溶液。步驟4中加入適量的分析純氨水的濃度為5%。步驟S5中基底的靜置時(shí)間為8小時(shí)。 步驟S6中，甲苯溶液的濃度為10%。步驟S6中，施加水平磁場(chǎng)為6000-8000高斯。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的負(fù)載有己糖激酶的磁性納米微球，具有如下優(yōu)點(diǎn)I.反應(yīng)效率提高，帶酶層的納米粒子反應(yīng)體系由于納米表面呈球狀，比表面積遠(yuǎn)大于平面結(jié)構(gòu)，單位體積內(nèi)可以負(fù)載更多的反應(yīng)酶，使得反應(yīng)效率更高，反應(yīng)強(qiáng)度更大。2.自組裝形成的納米顆粒堆砌結(jié)構(gòu)，使得區(qū)域內(nèi)葡萄糖反應(yīng)更為徹底，可以產(chǎn)生的更大強(qiáng)度的生物電流。3.堆砌結(jié)構(gòu)的納米微粒體系，使得反應(yīng)時(shí)間較傳統(tǒng)方法更為持久，可以提供更大、更持久的電流，使得電流檢測(cè)精度更高。4.由于更大的電流，產(chǎn)生電流的時(shí)間更持久，因此本技術(shù)可以用于檢測(cè)濃度更低的葡萄糖溶液。如傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)僅能應(yīng)用于血液，本技術(shù)可用于葡萄糖濃度遠(yuǎn)低于血液的唾液(唾糖含量?jī)H為血糖含量的1%)中葡萄糖含量的檢測(cè)。


為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例一的SEM圖像圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的SEM圖像圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的SEM圖像圖4為唾糖檢測(cè)的原理示意5為依照本發(fā)明所述方法制得的電極反應(yīng)體系示意圖
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述實(shí)例I :將通過(guò)氣泡液膜法和共沉積反應(yīng)制備Fe3O4鐵氧體的前軀體置于容器內(nèi)210攝氏度燒結(jié)10h，制得固結(jié)鐵氧體納米粉體。將Ig己糖激酶、IOml乙醇、IOOml去離子水、I. 5gSiO2納米顆粒、I. 5g鐵氧體納米粉體投入三頸瓶中，在20攝氏度溫度下，回流攪拌30分鐘時(shí)間，使己糖激酶水解生成透明溶膠，將該溶膠轉(zhuǎn)入PVC模具中，在25攝氏度溫度下，恒溫水浴2小時(shí)，在42. 5°C恒溫條件下烘干、研磨，制得負(fù)載有己糖激酶的納米微球。將得到的納米微球，與25%乙醇溶液以1:20的摩爾比配置成混合溶液，在室溫下電磁攪拌至完全溶解；將溶解體系轉(zhuǎn)移至冰水浴中，加入5%的分析純氨水，繼續(xù)攪拌lh，待所述膠體在常溫陳 化一段時(shí)間Ih后，得到納米顆粒溶膠；取一清洗過(guò)的電極基底，運(yùn)用提拉法，將所述制得的納米顆粒溶膠，在電極基地上進(jìn)行涂抹，提拉速度為6cm / min，提拉結(jié)束后，將所述基底靜置8h后，制得涂膜基片；2. 5g納米顆粒、5ml濃度為10%的甲苯溶液、50ml去離子水按配置成PH值為7. 8的混合溶液，將制得的涂膜基片豎直浸入盛有混合溶液的反應(yīng)器，給反應(yīng)器施加一個(gè)水平的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)條件8000高斯下反應(yīng)一段時(shí)間0. 5h，制得負(fù)載有多層帶酶微球電極，制得的電極如圖I所示。實(shí)施例2將通過(guò)氣泡液膜法和共沉積反應(yīng)制備Fe3O4鐵氧體的前軀體置于容器內(nèi)210攝氏度燒結(jié)10h，制得固結(jié)鐵氧體納米粉體。將Ig己糖激酶、IOml乙醇、IOOml去離子水、2. 5gSiO2納米顆粒、2. 5g鐵氧體納米粉體投入三頸瓶中，在25攝氏度溫度下，回流攪拌20分鐘時(shí)間，使己糖激酶水解生成透明溶膠，將該溶膠轉(zhuǎn)入PVC模具中，在25攝氏度溫度下，恒溫水浴2小時(shí)，在40°C恒溫條件下烘干、研磨，制得負(fù)載有己糖激酶的納米微球。將得到的納米微球，與25%乙醇溶液以1:20的摩爾比配置成混合溶液，在室溫下電磁攪拌至完全溶解；將溶解體系轉(zhuǎn)移至冰水浴中，加入5%的分析純氨水，繼續(xù)攪拌lh，待所述膠體在常溫陳化一段時(shí)間Ih后，得到納米顆粒溶膠；取一清洗過(guò)的電極基底，運(yùn)用提拉法，將所述制得的納米顆粒溶膠，在電極基地上進(jìn)行涂抹，提拉速度為8cm / min，提拉結(jié)束后，將所述基底靜置8h后，制得涂膜基片；2. 5g納米顆粒、5ml濃度為10%的甲苯溶液、50ml去離子水按配置成PH值為8. I的混合溶液，將制得的涂膜基片豎直浸入盛有混合溶液的反應(yīng)器，給反應(yīng)器施加一個(gè)水平的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)條件6000高斯下反應(yīng)一段時(shí)間lh，制得負(fù)載有多層帶酶微球電極。圖2為制得的帶酶微球電極的SEM圖像。實(shí)例3 將通過(guò)氣泡液膜法和共沉積反應(yīng)制備Fe3O4鐵氧體的前軀體置于容器內(nèi)220攝氏度燒結(jié)12h，制得固結(jié)鐵氧體納米粉體。將Ig己糖激酶、IOml乙醇、IOOml去離子水、I. 5gSiO2納米顆粒、I. 5g鐵氧體納米粉體投入三頸瓶中，在20攝氏度溫度下，回流攪拌30分鐘時(shí)間，使己糖激酶水解生成透明溶膠，將該溶膠轉(zhuǎn)入PVC模具中，在25攝氏度溫度下，恒溫水浴2小時(shí)，在40°C恒溫條件下烘干、研磨，制得負(fù)載有己糖激酶的納米微球。將得到的納米微球，與25%乙醇溶液以1:20的摩爾比配置成混合溶液，在室溫下電磁攪拌至完全溶解；將溶解體系轉(zhuǎn)移至冰水浴中，加入5%的分析純氨水，繼續(xù)攪拌lh，待所述膠體在常溫陳化一段時(shí)間Ih后，得到納米顆粒溶膠；取一清洗過(guò)的電極基底，運(yùn)用提拉法，將所述制得的納米顆粒溶膠，在電極基地上進(jìn)行涂抹，提拉速度為6.5cm / min，提拉結(jié)束后，將所述基底靜置8h后，制得涂膜基片；2. 5g納米顆粒、5ml濃度為10%的甲苯溶液、50ml去離子水按配置成PH值為8. 2的混合溶液，將制得的涂膜基片豎直浸入盛有混合溶液的反應(yīng)器，給反應(yīng)器施加一個(gè)水平的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)條件7000高斯下反應(yīng)一段時(shí)間0. 5h，制得負(fù)載有多層帶酶微球電極，如圖3所示。由本發(fā)明所述方法所制成的具有合理堆砌結(jié)構(gòu)的電極反應(yīng)體系中，在某一區(qū)域首先由處在該區(qū)域的葡萄糖在反應(yīng)酶的催化下反應(yīng)，釋放出帶電粒子。由于反應(yīng)該區(qū)域形成葡萄糖的低濃度區(qū)，反應(yīng)液中的葡萄糖由于擴(kuò)散原理向低濃度區(qū)不斷擴(kuò)散，在耗盡首層的全部反應(yīng)酶后，可以通過(guò)堆砌微粒的縫隙(葡萄糖分子尺寸原小于納米顆粒尺寸)向下層滲透，在下層納米顆粒表面反應(yīng)酶的催化下繼續(xù)反應(yīng)，再次形成低濃度區(qū)，從而不斷重復(fù)首層反應(yīng)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)，直至最下層。此反應(yīng)體系遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)中單層酶結(jié)構(gòu)的電極，可以最大限度提高反應(yīng)效率，并提高持續(xù)穩(wěn)定的電流輸出。如圖5所示。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，具有如下步驟 51.采用氣泡液膜法，制得Fe3O4鐵氧體的前軀體； 52.將所述鐵氧體的前驅(qū)體，置于容器內(nèi)200-250攝氏度燒結(jié)10-12h，制得固結(jié)鐵氧體納米粉體； 53.將己糖激酶、乙醇、水、SiO2納米顆粒以及由步驟S2制得的鐵氧體納米粉體按一定比例投入反應(yīng)容器中，在室溫下，回流攪拌20-30分鐘時(shí)間，使己糖激酶水解生成透明溶膠，將該溶膠轉(zhuǎn)入模具中，恒溫水浴，在恒溫條件下烘干、研磨，制得負(fù)載有己糖激酶的納米微球； 54.將步驟S3中制得的納米微球，與25%乙醇溶液以摩爾比1:20—1:30配置成混合溶液，在室溫下電磁攪拌至完全溶解；將溶解體系轉(zhuǎn)移至冰水浴中，加入適量5%-10%的分析純氨水，繼續(xù)攪拌0. 5h-lh，待所述膠體在常溫陳化一段時(shí)間l-2h后，制成納米顆粒溶膠； 55.取一清洗過(guò)的電極基底，運(yùn)用提拉法，將所述制得的納米顆粒溶膠，在電極基地上進(jìn)行涂抹，提拉速度為6cm / min 8cm/min,提拉結(jié)束后,將所述基底靜置6-12h后,制得涂月吳基片； 56.將所述納米顆粒、濃度為10%-15%的甲苯溶液、水按一定摩爾比配置成PH值為7. 8-8. 5的混合溶液，比例為每IL水加入50g納米顆粒，IOOml甲苯溶液，將步驟S5中制得的涂膜基片豎直浸入盛有混合溶液的反應(yīng)器，給反應(yīng)器施加一個(gè)水平的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)條件5000-10000高斯下反應(yīng)一段時(shí)間0. 5h-lh，制得負(fù)載有多層帶酶微球電極。
所述步驟2中向反應(yīng)器中投入的反應(yīng)物的比例為 每IL去離子水加入己糖激酶10g，乙醇100-150ml， 投入的己糖激酶與SiO2納米顆粒的質(zhì)量比為I: I. 5-1:2. 5， 投入的鐵氧體納米粉體與SiO2納米顆粒的質(zhì)量比為1:1-1:1. 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，其特征還在于步驟S2中的燒結(jié)時(shí)間為10小時(shí)；燒結(jié)溫度為210°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，其特征還在于所述步驟4中所述納米微球與25%乙醇溶液以摩爾比1:20配置成混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，其特征還在于所述步驟4中加入適量的分析純氨水的濃度為5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，其特征還在于所述步驟S5中基底的靜置時(shí)間為8小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，其特征還在于所述步驟S6中，甲苯溶液的濃度為10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極的制備方法，其特征還在于所述步驟S6中，施加水平磁場(chǎng)為6000-8000高斯。
8.一種負(fù)載有多層己糖激酶磁性納米微球的電極，具有 位于電極最下方的襯底， 由權(quán)利要求I所述方法制得的涂膜基片，覆蓋在所述襯底的上方， 位于所述涂膜基片上方，由多層納米微球堆砌而成的酶反應(yīng)層， 所述酶反應(yīng)層中的納米微球通過(guò)磁力相互吸引固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種負(fù)載有己糖激酶的磁性納米微球的電極的制備方法，具有如下步驟將納米微球，與25%乙醇溶液以摩爾比1:20—1:30配置成混合溶液，在室溫下電磁攪拌至完全溶解；將溶解體系轉(zhuǎn)移至冰水浴中，加入適量5%-10%的分析純氨水，繼續(xù)攪拌0.5h-1h，待所述膠體在常溫陳化一段時(shí)間1-2h后，制成納米顆粒溶膠；取電極基底，運(yùn)用提拉法，將所述制得的納米顆粒溶膠，在電極基地上進(jìn)行涂抹，提拉速度為6cm／min~8cm/min，提拉靜置后制得涂膜基片；將所述納米顆粒、甲苯溶液、水按一定摩爾比配置成混合溶液，將制得的涂膜基片豎直浸入盛有混合溶液的反應(yīng)器，給反應(yīng)器施加一個(gè)水平的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)條件5000-10000高斯下反應(yīng)一段時(shí)間0.5h-1h，制得負(fù)載有多層帶酶微球電極。
文檔編號(hào)G01N27/327GK102749375SQ20121024395
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者張勐, 肖紅梅, 鮑文生 申請(qǐng)人:蘇州文曦醫(yī)療電子有限公司