[发明专利]基于Fe3O4-AuNPs磁性复合纳米粒子固定化乙酰胆碱酯酶的磁性电极、制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，涉及一种基于Fe₃O₄-AuNPs磁性复合纳米粒子修饰的磁性酶生物传感器、制备方法及其应用。

背景技术

磁性纳米粒子由于其独特的结构性能和磁力性能，一直是分析化学和环境科学研究的热点。它所具有的大比表面积和超顺磁性，使其成为固定生物分子的理想载体。近年来，随着复合纳米材料的发展，涌现出很多磁性纳米粒子与其它材料的复合材料，如Fe₃O₄@AuNPs、Fe₃O₄@PdNPs、Fe₃O₄@C、Fe₃O₄/graphene以及Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆、TiO₂/SiO₂@Fe₃O₄等，但是在构建用于农药残留检测的酶生物传感器方面，一直未见相关磁性纳米粒子复合材料的报道。AuNPs具有良好的电催化性能和生物相容性，是电化学传感器制备中常用的纳米材料。关于AuNPs的固定方法主要有电沉积法、溶胶凝胶法、物理吸附法以及自组装法等。为了提高有机磷农药检测的灵敏度，本发明采用化学共沉淀法，制备Fe₃O₄-AuNPs磁性纳米粒子复合物，利用Fe₃O₄的磁性将AuNPs均匀地固定在自制的磁性玻碳电极上(MGCE)；利用Fe₃O₄-AuNPs纳米复合物材料比表面积大和生物相容性好的特点，用其作为载体固定乙酰胆碱酯酶（AChE），制备用于检测农药残留的酶生物传感器AChE/Fe₃O₄-AuNPs/碳纳米管（CNTs）/MGCE。

发明内容

本发明的目的旨在制备一种用于检测农药残留的磁性酶生物传感器及其制备方法及应用。

本发明提出的用于检测农药残留的磁性酶电极即基于Fe₃O₄-AuNPs磁性纳米粒子固定化乙酰胆碱酯酶的磁性电极，是通过磁力作用将Fe₃O₄-AuNPs磁性纳米粒子修饰于磁性玻碳电极上，并以其为载体固定乙酰胆碱酯酶。磁性玻碳电极的剖面结构如图所示。它主要由玻碳片1、环形磁铁2、碳糊3、PVC管4和金属导线5构成；PVC管4的一端敞口，另一端口开有圆孔，PVC管4中依次有碳糊、环形磁铁、玻碳片，金属导线5通过PVC管4圆孔到敞口依次贯穿碳糊、环形磁铁的与玻碳片连接，碳糊3填满压实环形磁铁与PVC管4之间的空隙，环形磁铁同轴置于PVC管4内。

本发明中，玻碳片1为基体电极，环形磁铁2采用环形钕铁硼磁铁，金属导线5采用铜丝。

上述基于Fe₃O₄-AuNPs磁性纳米粒子固定化乙酰胆碱酯酶的磁性电极（AChE/Fe₃O₄-AuNPs/CNTs/MGCE）的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）Fe₃O₄纳米粒子的制备

采用化学共沉淀方法制备Fe₃O₄纳米粒子，首先将二次水通氮除氧，将FeCl₃·6H₂O、FeCl₂·4H₂O以及HCl溶解于除氧后的二次水中，再将其逐滴加入到80℃不断搅拌的1.5mol/L的NaOH溶液中，熟化1h后，用二次水清洗，磁铁分离，最后将Fe₃O₄分散在二次水中待用，其中通氮除氧的二次水、FeCl₃·6H₂O，FeCl₂·4H₂O、HCl、NaOH、分散用的二次水的用量比例分别为(15～30mL)：(4～6g)：(3～5g)：(0.5～1mL)：250mL：100mL。

（2）Fe₃O₄-AuNPs的制备