[发明专利]一种电化学生物传感器敏感膜及其制备方法与用途

说明书

技术领域

本发明属于电化学生物传感器及其制备技术领域，特别是涉及一种电化学生物传感器敏感膜及其制备方法与用途，含有肌红蛋白/二氧化锰纳米片的电化学生物传感器功能敏感膜，适用于对亚硝酸盐、硫化物等环境污染物测定中的应用。

背景技术

电化学生物传感器是近几十年来发展起来的一种新的传感分析技术。电化学生物传感器具有选择性高、检测范围宽、灵敏度高、仪器设备简单、操作方便等优点，已在临床诊断、工业控制、食品和药物分析、生物药物开发、环境分析和军事等诸多领域得到广泛应用。

随着人们环境保护意识的加强，将电化学生物传感器应用于环境污染物质的测量已成为电化学生物传感器研究的重要发展方向之一。如在文献(1)Sensors andActuators B，2004，102：162-168中，Yunhui Yang等人先在洁净光滑的金电极表面自组装单层的巯基乙胺，然后再以戊二醛为交联剂将辣根过氧化物酶修饰到该电极上制备酶功能敏感膜，基于该敏感膜的电化学生物传感器在对苯二酚电子媒介体存在的情况下可用于硫化物的检测，其线性范围为0.5～12.7μM，信噪比为3时，对硫化物的检测限为0.3μM。但上述敏感膜的制备工艺较复杂并且使用价格较贵的辣根过氧化物酶；而电子媒介体的使用则增加了测试操作的复杂性，并且难以实现在线测试。

纳米材料具有比表面积大、表面活性中心多、吸附能力强及多种独特的物理化学性质，将纳米材料引入电化学生物传感器敏感膜中，可以避免使用电子媒介体，并且可以提高传感器的响应灵敏度、增强稳定性及抗干扰能力等性能指标。如在文献(2)Analytical Chemistry，2005，77：8068-8074中，Aihua Liu等人将肌红蛋白通过钛酸盐纳米管固定在石墨电极上构成肌红蛋白/钛酸盐纳米管敏感膜，基于该敏感膜的电化学传感器对H₂O₂响应的线性范围为2～160μM，信噪比为3时，检测限为0.6μM。但基于肌红蛋白/纳米材料敏感膜的电化学生物传感器还大多只用于检测H₂O₂、O₂等物质，将其用于亚硝酸盐、硫化物等环境污染物的测定还未见报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种电化学生物传感器敏感膜及其制备方法与用途，将一种新型二氧化锰纳米片材料引入到生物传感器敏感膜中，并用价格较低廉的肌红蛋白代替价格较昂贵的过氧化物酶，应用于亚硝酸盐、硫化物等环境污染物的测定中。

本发明提供的肌红蛋白/二氧化锰纳米片敏感膜中肌红蛋白含量为2.3～33.2μg/cm²，二氧化锰纳米片含量为0.2～10.2μg/cm²。上述二氧化锰纳米片带有负电荷且具有1～5nm的厚度和200～2000nm的横向尺寸。

本发明肌红蛋白/二氧化锰纳米片生物传感器敏感膜的制备方法是：

A 二氧化锰纳米片的制备

A-1 按OH^-与Mn²⁺物质的量比为3:1～4:1，H₂O₂与Mn²⁺物质的量比为6:1～8:1，将含有0.6～0.8mol/L的NaOH和1.2～1.5mol/L的H₂O₂的混合水溶液快速加入到0.3～0.4mol/L的Mn(NO₃)₂水溶液中，剧烈搅拌反应20～30分钟，过滤，将滤饼转移至聚四氟乙烯容器中；按OH^-与MnO₂物质的量比为2:1～4:1且装满度40％～80％，加入浓度为2～3mol/L的NaOH溶液，搅拌成糊状，将聚四氟乙烯容器密封于水热釜中，在150～160℃水热处理15～20小时，将水热釜自然冷却至室温，开釜抽滤，用去离子水洗涤滤饼至滤液pH值为8～9，将滤饼在70～80℃空气气氛中干燥6～9小时，得到层状二氧化锰。

A-2 按照H⁺与层状二氧化锰物质的量比为10:1～15:1，将上述层状二氧化锰固体粉末加入到浓度为1.0～1.5mol/L的HNO₃水溶液中，10～35℃搅拌反应3～5天，其间每隔24小时更换一次新的1.0～1.5mol/L的HNO₃水溶液，反应结束后将混合液抽滤，用去离子水洗涤至滤液pH值为6～7，将滤饼在70～80℃空气气氛中干燥6～9小时，得到氢交换二氧化锰。