[发明专利]一种检测甲醛气体酶生物传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体是专用于探测甲醛气体的酶生物传感器。 

背景技术

甲醛是一种重要的有机原料，但甲醛对健康的危害主要表现为刺激作用、致敏作用、基因毒性和生殖毒性。目前，研究者提出了多种针对甲醛气体检测的传感器，其中一些已经进入了市场。此类传感器可分为五大类型：金属氧化物型、声表面波型、化学发光型、电化学型和生物型。 

利用SnO₂纳米晶体(张建荣，高濂.无机材料学报2005，20，465-469)、SnCl₂-InCl₃氧化物薄膜(季振国等.传感技术学报，2004，2，277-279)、La₂O₃掺杂纳米In₂O₃材料(刘如征等.电子元件与材料2006，25，15-17)、Ag₂O掺杂纳米CuO气敏材料(侯振雨等.郑州轻工业学院学报2006，20，42-43)已分别制成金属氧化物型甲醛气体传感器。 

利用碳纳米管薄膜作为气敏材料可制成双端声表面波气体传感器(孙蕾.大连理工大学硕士学位论文2005)。 

利用甲醛与4-氨基-3-联氮-5-硫基-1，2，4-三氮杂茂发生反应时颜色的变化(Kawamura K，et al.Sensor Actuators B 2005，105，495-501)，甲醛与纳米V₂Ti₄O₁₃在作用的发光(Zhou KW，et al.Sensor Actuators B 2006，119，392-397)，以及甲醛与TiO₂-Y₂O₃的发光(饶志明等.分析化学2006，34，832-834)可检测甲醛的浓度。 

较为常见的是电化学型甲醛气体传感器。包括工作电极为金涂层纳米薄膜(Knake R，et al.Electroanalysis，2001，13，631-634)、NiO薄膜(James A，et al.Sensor Actuators B 2001，80，106-115；Lee CY，et al.Sensor Actuators B 2007，122，503-510)的传感器。市场上销售的甲醛快速测定仪原理大多是基于电化学原理。 

上述甲醛气体传感器存在着选择性差，容易受到其他气体的干扰的不足。此外，灵敏度低和稳定性差也是此类传感器需要解决的问题。 

将生物传感器和流动注射系统相连已制成能够检测水溶液中甲醛的传感器(Herschkovitz H，et al.J.Electroanalytical Chem.2000，491，182-187)。酶方法的选择性和灵敏度都很高，如果能进一步构建出甲醛气体酶传感器将有可能在低浓度的水平上无干扰地对去气态甲醛进行嗅探，可广泛用于环境监测和医学检测。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能够灵敏嗅探甲醛气体的新型酶传感器，并设计出构建这种传感器的工艺方法。 

为了达到上述目的，本发明提出了一种传感器。这种传感器能够利用酶分子的高活性和高特异性的特点专门针对气态甲醛进行识别。通过一系列的氧化还原反应：甲醛在甲醛脱氢酶(FDH)的催化下将NAD⁺还原为NADH，NADH进而将苯醌还原为对苯二酚，对苯二酚再夺取电极上的电子产生电流。通过对电流的测量即可检测出微量气态甲醛的浓度。 

具体工艺如下： 

将厚度200～300μm，孔隙率＞30％，孔尺寸1～5μm的聚四氟乙烯膜附着在厚度为1～3mm的圆形开孔泡沫炭电极上，形成透气而阻水的工作电极。 

如图1所示，传感器的反应室用透析膜隔为两个空间：下面的空间充满含FDH、NAD⁺和苯醌的缓冲液，底部用附着在工作电极上的聚四氟乙烯膜密封；上面的空间盛有含NAD⁺和苯醌的缓冲液，溶液中浸入铂丝对电极和由Ag/AgCl构成的参比电极。三电极系统由电化学工作站控制。与其他传感器不同，并不需要将酶蛋白(FDH)和电媒介体(苯醌)固定在工作电极表面上。