[发明专利]层层自组装制备壳聚糖－碳纳米管－染料－酶多层膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物传感器中电极的制备方法，尤其涉及一种层层自 组装制备壳聚糖-碳纳米管-染料-酶多层膜修饰电极的方法

背景技术

功能性多层膜在生物传感器、生物微反应器和生物医用材料等方面有 重要应用，是近年来十分受关注的研究领域。层层自组装方法 (Layer-by-layer assembly，LBL)是一种重要的功能性多层膜构筑方法，具 有操作简单，组装条件温和，可以在分子层面控制组装量、膜结构和膜厚 度等特点。通过层层自组装方法交替组装构筑具有特殊功能的多层膜具有 重要的研究意义。

修饰电极作为生物传感器中的重要部件，其制备方法对生物传感器的 性能有很大影响。过氧化物酶修饰电极被广泛用于食品生产、环境监测等 领域。发展无试剂的过氧化物酶生物传感器是生物传感器研究的重要方 向。这主要是由于过氧化物酶的氧化还原中心较难与电极发生直接电子传 递，人们通常需引入电子传递媒介体促进过氧化物酶与电极间的电子传 递。因此，电子传递媒介体在溶液中的过氧化物酶电极在原位分析或在线 检测时存在诸多不便。

发展无试剂过氧化物酶生物传感器的关键是实现酶和电子传递媒介 体的共固定化。小分子有机染料是性能优良的电子传递媒介体，可有效促 进过氧化物酶与电极间的电子传递。碳纳米管由于具有独特的理化性质而 受到人们的广泛关注。较大的比表面积、导体和半导体性质使其广泛应用 与生物传感器的构筑中。羧基化的碳纳米管表面带负电荷，可与带正电的 阳离子聚电解质通过静电等作用有效复合。

利用层层自组装方法制备壳聚糖-碳纳米管-染料-酶多层膜修饰电 极，构筑新型无试剂传感器具有潜在应用价值。

发明内容

本发明提供一种条件温和的功能性多层膜修饰电极制备方法。

一种层层自组装制备壳聚糖-碳纳米管-染料-酶多层膜修饰电极的方 法，将带有负电荷的电极依次分别置入溶液A、溶液B、溶液C和溶液B 中进行组装操作使带有负电荷的电极表面附着修饰膜，循环所述的组装操 作直至带有负电荷的电极表面的修饰膜为预定厚度的多层膜，得到修饰电 极。

所述的组装操作为将电极在溶液中浸泡，浸泡的时间为5-60min，每 次更换溶液时可先用去离子水冲洗电极。

负电荷的电极可以通过现有技术中多种方法得到。例如金电极，可以 利用吸附、自组装等多种方法在电极表面负载一层带负电荷的单分子膜或 带负电的纳米物质等，这样电极就带负电了。例如氧化铟锡电极，在氢氧 化钠/乙醇溶液中浸泡就可以使电极表面带负电。例如玻碳电极，在硫酸中 进行循环伏安扫描使其表面产生氧化层，就可以使电极表面带负电。

所述的溶液A为壳聚糖-碳纳米管溶液，壳聚糖-碳纳米管溶液的配置 方法如下：

(1)将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.5-2.0％的乙酸或质量百分比浓 度为0.5-2.0％盐酸溶液中，用浓碱溶液调壳聚糖溶液的pH值为4.0-5.8， 得到溶液M；

浓碱溶液一般可以采用质量百分比浓度10～30％的氢氧化钠或氢氧 化钾水溶液。

得到的溶液M中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5-4.0％；

(2)向溶液M中加入羧基化的碳纳米管，超声10-30分钟，得到溶液 A(壳聚糖-碳纳米管溶液)；

得到的溶液A中羧基化的碳纳米管浓度为0.1mg/mL-3mg/mL。

所述的溶液B为聚电解质-染料溶液，聚电解质-染料溶液的配置方法 如下：

(1)将聚电解质溶于浓度为0.02-1.0mol/L、pH值为4.0-5.8的乙酸-乙 酸钠缓冲溶液中，得到溶液N；

所述聚电解质为聚阴离子电解质，具体可采用聚对苯乙烯磺酸钠、硫 酸酯化多糖、多糖硫酸酯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸或海藻酸钠；

得到的溶液N中聚电解质的浓度为0.1-5mg/mL。

(2)向溶液N中加入染料电子媒介体，得到溶液B(聚电解质-染料溶 液)；

所述染料电子媒介体为阳离子染料电子媒介体，具体可以采用亚甲基 兰、耐尔兰或中性红；