一種納米碳管載葡萄糖氧化酶膜電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功能化多壁納米碳管的方法，還涉及一種葡萄糖氧化酶膜電極的制備方法，具體地是一種納米碳管用于葡萄糖氧化酶膜電極的制備方法的技術(shù)方案。
【背景技術(shù)】
[0002]基于直接電子傳遞的酶生物傳感器由于成本低，并且不使用價(jià)格昂貴或者有害的媒介而成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。實(shí)現(xiàn)酶和電極表面的直接電子傳遞是這種傳感器的關(guān)鍵。然而，對(duì)于絕大多數(shù)的酶而言，由于酶活性中心往往包埋在蛋白質(zhì)核心，所以直接電子傳遞的實(shí)現(xiàn)非常困難。因此，活性敏感材料的選擇和改性就成為構(gòu)建高性能的酶生物傳感器的核心問(wèn)題。
[0003]納米材料由于可以充分接近酶活性中心，從而使得直接電子傳遞成為可能而備受關(guān)注。在酶?jìng)鞲衅髦胁捎眉{米材料為載體不僅可以增加酶的固定量和穩(wěn)定性，而且還可以提高酶的催化活性，進(jìn)而提高酶電極的響應(yīng)靈敏度。其中，納米碳管由于其卓越的導(dǎo)電性、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、生物兼容性以及比表面積大和成本低，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于酶的固定化。
[0004]然而，納米碳管的物理和化學(xué)性狀會(huì)影響酶的吸附和酶的活性。納米碳管的功能化不僅可以改變其性質(zhì)，并且恰當(dāng)?shù)墓δ芑€可以保持其優(yōu)良的導(dǎo)電性。納米碳管的功能化為酶生物燃料電池的研究提供了更多可能的載體材料。表面功能化的主要方法除了強(qiáng)酸氧化處理之外，還有用表面活性劑，芳香族化合物，聚合物或聚合電解質(zhì)及生物分子等進(jìn)行非共價(jià)功能化處理。強(qiáng)酸氧化處理不可避免地破壞碳管的石墨結(jié)構(gòu)而降低其導(dǎo)電性。為了保持納米碳管的完整結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，非共價(jià)修飾受到越來(lái)越多的關(guān)注。
[0005]葡萄糖的檢測(cè)在食品分析、生物化學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中都十分普遍。實(shí)現(xiàn)葡萄糖的快速定量檢測(cè)在這些領(lǐng)域具有重要意義。利用葡萄糖氧化酶測(cè)定葡萄糖濃度是較好的測(cè)定方法。迄今已有基于電極修飾的葡萄糖氧化酶?jìng)鞲衅鳎菍⑵咸烟茄趸讣拜d體固定在電極上制成的。同大多數(shù)酶一樣，葡萄糖氧化酶的活性中心黃素腺嘌呤二核苷酸也包埋在酶分子內(nèi)部，使得直接電子轉(zhuǎn)移難以實(shí)現(xiàn)。目前利用納米碳管及功能化的納米碳管作為葡萄糖氧化酶載體構(gòu)建葡萄糖氧化酶?jìng)鞲衅骶袌?bào)道。2014年《化工學(xué)報(bào)》報(bào)道了將葡萄糖氧化酶分別固定在氨基化納米碳管和羧基化碳管(MWNTs-COOH)修飾電極的電化學(xué)特性；2008年《Sensors and Actuators B》報(bào)道了聚二稀丙基二甲基氯化錢(qián)功能化單壁納米碳管(SWCNT)，并考察了其在葡萄糖傳感器中的性能。但是二烯丙基二甲基氯化銨單體功能化碳管并用于葡萄糖傳感器尚未見(jiàn)文獻(xiàn)和專(zhuān)利報(bào)道。膜電極的制備中一般單獨(dú)采用二甲基甲酰胺或者殼聚糖來(lái)作為分散劑和酶的溶劑。但是二甲基甲酰胺是有機(jī)溶劑，是否會(huì)對(duì)酶活性有影響不得而知，而殼聚糖溶液通常是酸性溶液，可能會(huì)改變碳管的表面帶電情況，從而影響酶的吸附。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種納米碳管的功能化方法；本發(fā)明的另一目的是提供一種葡萄糖氧化酶膜電極的制備方法，進(jìn)而提供一種納米碳管載葡萄糖氧化酶膜電極的制備方法。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下。
[0008]—種納米碳管載葡萄糖氧化酶膜電極的制備方法，所述制備方法是按下列步驟進(jìn)行的:
[0009]1)將60mg凈化后的納米碳管懸浮于200ml的去離子水中，并加入2g NaCl和0.5界1:%的二稀丙基二甲基氯化錢(qián)；
[0010]2)60°C條件下超聲2小時(shí)，后攪拌12-15小時(shí)；
[0011]3)用去離子水洗滌去除試劑，過(guò)濾后70°C真空干燥24h，得到功能化納米碳管；
[0012]4)將2mg納米碳管或功能化納米碳管懸浮于2ml 二甲基甲酰胺中，室溫下超聲30分鐘，制成納米碳管懸浮液；
[0013]5)將葡萄糖氧化酶溶于1.0wt%的殼聚糖酸性溶液中，制成10mg/ml的葡萄糖氧化酶殼聚糖酸性溶液；
[0014]6)選擇直徑4毫米的玻碳電極作為工作電極，使用前用3微米的鋁粉打磨并在去離子水中超聲5分鐘；
[0015]7)滴加10微升納米碳管懸浮液于潔凈的玻碳電極上，室溫下晾干；然后再滴加10微升酶殼聚糖溶液于電極上，室溫下晾干，獲得納米碳管載葡萄糖氧化酶膜電極。
[0016]進(jìn)一步地，附加技術(shù)方案如下。
[0017]所述納米碳管在使用前要由32wt%的鹽酸溶液超聲凈化6小時(shí)，于室溫下在鹽酸溶液中攪拌48小時(shí)，超純水清洗并干燥。
[0018]所述納米碳管是多壁納米碳管，其管壁數(shù)平均為12層，其外徑平均為13.8nm。
[0019]所述殼聚糖酸性溶液是將1.0g的殼聚糖溶于100ml、體積濃度為1.0%的乙酸溶液中，40°C條件下攪拌至完全溶解，然后用氫氧化鈉將該溶液的pH值調(diào)節(jié)到5.5-6.0，并用
0.45 μ m過(guò)濾器過(guò)濾獲得。
[0020]本發(fā)明上述所提供的一種納米碳管載葡萄糖氧化酶電極制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法采用二甲基甲酰胺來(lái)分散碳管，采用殼聚糖溶液溶解葡萄糖氧化酶，不僅有效地避免了可能產(chǎn)生的不利影響，而且進(jìn)一步提高了分散性，增強(qiáng)了對(duì)酶的吸附性能。在葡萄糖氧化酶膜電極的方法中，葡萄糖氧化酶和功能化的納米碳管帶有異種電荷，能夠通過(guò)靜電相互作用而更好的作用。本方法工藝簡(jiǎn)單，操作條件溫和，所獲得的葡萄糖氧化酶電極靈敏性高，穩(wěn)定性好。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本方法掃速為50mV/s，通入氮?dú)鈺r(shí)功能化和未功能化納米碳管載葡萄糖氧化酶電極的CV曲線圖。
[0022]圖2是本方法在通入氧氣的條件下，連續(xù)滴加葡萄糖溶液到PBS溶液中，在-0.48V電壓下測(cè)得的電流-時(shí)間曲線，未功能化納米碳管載葡萄糖氧化酶膜電極對(duì)葡萄糖的響應(yīng)。
[0023]圖3是本方法在通入氧氣的條件下，連續(xù)滴加葡萄糖溶液到PBS溶液中，在-0.48V電壓下測(cè)得的電流-時(shí)間曲線，功能化納米碳管載葡萄糖氧化酶膜電極對(duì)葡萄糖的響應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】<