[发明专利]基于金属掺杂炭气凝胶/肌红蛋白/离子液体修饰的碳糊电极制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感器，具体地说是一种基于金属掺杂炭气凝胶/肌红蛋白/离子液体修饰的碳糊电极制备方法，该方法制得的基于金属掺杂炭气凝胶/肌红蛋白/离子液体修饰的碳糊电极可用于过氧化氢的检测。

背景技术

生物传感器是由固定化的生物敏感材料作为识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性组织）与适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等）及信号放大装置构成的分析工具或系统，具有接受器与转换器的功能。由于这类传感器响应快、灵敏度高、制作简单而被广泛应用和研究。

金属（metal M）微粒往往比本体金属呈现出更高的活性，特别是催化活性，将金属微粒修饰到电极表面在传感领域引起了极大的关注。炭气凝胶（carbon aerogels，CA）作为具有导电性的气凝胶，具有孔隙率高、孔隙尺寸小、比表面积大、电导率高、孔径大小及分布可控等特点。将金属与炭气凝胶复合，既发挥了金属微粒的催化性能又利用了炭气凝胶的优良性质，是电化学传感器的研究热点。

离子液体（Ionic liquid，IL）作为绿色替代溶剂，在电化学中的应用涉及电催化、电镀、电池、有机电合成和电容技术等。与传统的有机溶剂和电解质相比较，离子液体具有熔点低、液态温度范围宽、可忽略的蒸汽压、较高的热稳定性、较好的化学稳定性和宽的电化学窗口等。

肌红蛋白（myoglobin，Mb）位于肌肉的及细胞中，其功能是可逆地结合氧气，将氧气贮存在肌肉细胞中，从结构上来看，Mb以血红素作为活性中心，与一些以血红素为辅基的酶（如辣根过氧化物酶、细胞色素等）的结构相似，含有一个供底物结合的空缺配位点。因此Mb常作为研究酶结构与功能关系的模型化合物。Mb表现出的生理功能及参与的代谢过程，大多数涉及电子转移过程。因此常用电化学方法研究Mb的氧化还原反应及类酶性质。同时，Mb由于相对易得，是研究血红素蛋白质和酶的电子传递反应的理想模型物；但由于Mb与固体电极之间的直接电子转移速率较缓慢，不得不借助于媒介体或促进剂进行研究。

过氧化氢（H₂O₂）在食品工业、临床应用、环境分析等领域有着广泛的应用。同时，它也是包括葡萄糖氧化酶、尿酸酶、胆固醇氧化酶、醇氧化酶、肌氨酸氧化酶、半乳糖氧化酶以及L-氨基酸氧化酶等在内的一系列酶促反应的重要副产物。因此，发展可靠、灵敏、快速、低成本的H₂O₂检测方法具有重要意义。目前，H₂O₂检测方法包括滴定法、光谱法、荧光法、化学发光法、色谱法及电化学法。其中电化学法，尤其是基于各种过氧化物酶和血红蛋白的电流型生物传感器研究最为广泛，该方法检测H₂O₂具有简单、方便、成本低和速度快等优点，受到了广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种金属掺杂炭气凝胶/肌红蛋白/离子液体修饰的碳糊电极的制作方法，该方法制作的金属掺杂炭气凝胶/肌红蛋白/离子液体修饰的碳糊电极具有测试稳定性好、灵敏度高等特点，可用于快速的检测过氧化氢。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于金属掺杂炭气凝胶/肌红蛋白/离子液体修饰的碳糊电极制备方法，其特征在于，由下列步骤组成：

步骤一，将质量比为17:3的石墨粉和液体石蜡混匀成碳糊，将碳糊压入中性笔管中，然后在中性笔管的另一端插入用于导电的铜丝，该铜丝一端露出中性笔管之外，即为碳糊电极；

步骤二，在碳糊电极表面滴涂一层肌红蛋白溶液，该肌红蛋白溶液的浓度为5mg/mL，滴涂量为5μL，在冰箱中进行冷干燥，干燥时间为3h，得到带有肌红蛋白修饰的碳糊电极；

步骤三，在带有肌红蛋白修饰的碳糊电极表面，滴涂一层悬浮液，该悬浮液的滴涂量为10μL，悬浮液滴涂后在冰箱中进行冷干燥，干燥时间为5h；

所述的悬浮液的制备方法是：

将5mg的金属掺杂炭气凝胶粉末和10μL的[BMIM]BF₄离子液体混合在1mL的磷酸盐缓冲溶液中，超声30min分散均匀，即形成悬浮液；

步骤四，待滴涂的悬浮液干燥后，用二次蒸馏水将带有肌红蛋白修饰的碳糊电极表面浸洗2-3次，除去未固定的蛋白质，即得到基于金属掺杂炭气凝胶/肌红蛋白/离子液体修饰的碳糊电极（M-CA/IL/Mb-CPE）。