[发明专利]负载有多层葡萄糖脱氢酶磁性纳米微球的电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极的制备方法，尤其涉及一种负载有多层葡萄糖脱氢酶磁性纳米微球的电极的制备方法。

背景技术

如图4所示：反映了血糖检测过程由化学反应转化为电信号的基本过程，原理是由含有葡萄糖分子的反应液（如唾液、血液等体液）在葡萄糖反应酶（如葡萄糖脱氢酶、葡萄糖氧化酶）的催化下进行化学分解反应，从而释放出带电粒子（如氢氧根离子、氢离子及电子），带电粒子通过电极及连接电极的导线将带电粒子传输到电信号检测系统，根据所产生的电流大小判断反应强度，反应强度大则反应剧烈，葡萄糖含量就高；反之亦然。

现有技术中，酶层主要采用在电极上直接涂布反应液的办法，即直接将葡萄糖反应酶溶液涂在电极表面，为提高反应酶的附着强度，一般是将饱和葡萄糖反应酶溶液制成易于涂布的具有一定粘性的溶液，利用高速旋涂设备，在电极表面进行多次喷洒式旋涂。或利用丝网印刷的方式，在电极表面进行多次涂布。

无论是旋涂或丝网印刷，其电极修饰均需要进行多次操作，无法用一道工序一次性完成。葡萄糖反应酶溶液无论其溶解度有多高，反应酶都是不规则的分散在溶液中的，因此涂布到电极表面以后将形成反应酶的不均匀分布，而且每个分布点的酶含量较低。

葡萄糖反应酶在电极表面很难形成堆叠结构，即在某一反应点只有少量反应酶存在，在葡萄糖分解反应中很容易被消耗殆尽，该点反应进行完毕后，局部虽然形成了葡萄糖的低浓度区，葡萄糖分子会向这一反应区渗透，但由于反应酶没有可补偿性，改点不在具有反应酶，因此反应没有持续性。导致产生的电流小，且持续时间短，难于检测判断。

发明内容

本发明针对以上问题，而提出的一种负载有多层葡萄糖脱氢酶磁性纳米微球的电极的制备方法，具有如下步骤：

S1.采用气泡液膜法，制得Fe₃O₄铁氧体的前躯体；

S2.将所述铁氧体的前驱体，置于容器内200-250摄氏度烧结10-12h，制得固结铁氧体纳米粉体；

S3.将葡萄糖脱氢酶、乙醇、水、SiO₂纳米颗粒以及由步骤S2制得的铁氧体纳米粉体按一定比例投入反应容器中，在室温下，回流搅拌20-30分钟时间，使葡萄糖脱氢酶水解生成透明溶胶，将该溶胶转入模具中，恒温水浴，在恒温条件下烘干、研磨，制得负载有葡萄糖脱氢酶的纳米微球；

S4.将步骤S3中制得的纳米微球，与25%乙醇溶液以摩尔比1:20——1:30配置成混合溶液，在室温下电磁搅拌至完全溶解；将溶解体系转移至冰水浴中，加入适量5%——10%的分析纯氨水，继续搅拌0.5h-1h，待所述胶体在常温陈化一段时间1-2h后，制成纳米颗粒溶胶；

S5.取一清洗过的电极基底，运用提拉法，将所述制得的纳米颗粒溶胶，在电极基地上进行涂抹，提拉速度为6cm／min~8cm/min，提拉结束后，将所述基底静置6-12h后，制得涂膜基片；

S6.将所述纳米颗粒、浓度为10%-15%的甲苯溶液、水按一定摩尔比配置成PH值为7.8-8.5的混合溶液，比例为每1L水加入50g纳米颗粒，100ml甲苯溶液，将步骤S5中制得的涂膜基片竖直浸入盛有混合溶液的反应器，给反应器施加一个水平的磁场，在磁场条件5000-10000高斯下反应一段时间0.5h-1h，制得负载有多层带酶微球电极。

所述步骤2中向反应器中投入的反应物的比例为：

每1L去离子水加入葡萄糖脱氢酶10g，乙醇100-150ml，

投入的葡萄糖脱氢酶与SiO2纳米颗粒的质量比为1:1.5-1:2.5，

投入的铁氧体纳米粉体与SiO2纳米颗粒的质量比为1:1-1:1.5。

步骤S2中的烧结时间为10小时；烧结温度为210℃。

步骤4中所述纳米微球与25%乙醇溶液以摩尔比1:20配置成混合溶液。

步骤4中加入适量的分析纯氨水的浓度为5%。

步骤S5中基底的静置时间为8小时。

步骤S6中，甲苯溶液的浓度为10%。

步骤S6中，施加水平磁场为6000-8000高斯。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的负载有葡萄糖脱氢酶的磁性纳米微球，具有如下优点：

1.反应效率提高，带酶层的纳米粒子反应体系由于纳米表面呈球状，比表面积远大于平面结构，单位体积内可以负载更多的反应酶，使得反应效率更高，反应强度更大。