[发明专利]一种酶电极、酶生物传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种酶电极，包括基底电极，所述基底电极表面附有碳化蛋壳膜，所述碳化蛋壳膜上固定化有纳米金属颗粒和酶。

2.根据权利要求1所述的酶电极，其特征在于，所述基底电极为玻碳电极、铟锡氧化物电极、热解石墨电极、碳糊电极或金属电极；

优选地，所述基底电极为Al₂O₃抛光过的玻碳电极、铟锡氧化物电极、热解石墨电极、碳糊电极或金属电极；

优选地，所述金属电极为金电极或银电极，优选为金电极。

3.根据权利要求1或2所述的酶电极，其特征在于，所述蛋壳膜来源于鸡蛋壳、鸭蛋壳、鹅蛋壳或鹌鹑蛋壳。

4.根据权利要求1-3任一项所述的酶电极，其特征在于，所述纳米金属颗粒为纳米金颗粒、纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米钯颗粒和纳米铂颗粒中的1种或至少2种的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的酶电极，其特征在于，所述酶为辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、血红蛋白、细胞色素C、漆酶、脱氢酶或氧化还原酶中的1种或至少2种的组合。

6.一种制备权利要求1-5任一项所述的酶电极的方法，包括如下步骤：将剥离出的蛋壳膜贴至基底电极表面，在保护性气氛中加热碳化处理形成附在所述基底电极表面的碳化蛋壳膜；将纳米金属颗粒和酶固定化至所述碳化蛋壳膜上形成所述酶电极。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基底电极在使用前用Al₂O₃抛光；

优选地，所述基底电极在使用前用粒径为0.05～1.0μm的Al₂O₃浆液抛光；

优选地，所述抛光后分别用乙醇和蒸馏水超声清洗；

优选地，所述超声清洗的时间为2～5min。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述碳化处理前对贴至基底电极表面的蛋壳膜进行干燥处理；

优选地，所述干燥处理具体为在烘箱内由室温开始以2～5min内温度上调3～5℃的速率上调至60～80℃，整个干燥过程持续4～5h；

优选地，所述碳化处理在马弗炉中进行；

优选地，所述碳化处理的温度为500～1000℃；

优选地，所述碳化处理的时间为0.01～10h；

优选地，所述碳化处理的升温速率为1～20℃·min^-1；

优选地，所述保护性气氛为氮气、氩气、氦气、氢气和一氧化碳中的1种或至少2种的组合；

优选地，所述保护性气氛的气体流量为50～300mL/h；

优选地，采用包埋法和/或交联法将所述纳米金属颗粒和酶同时固定化至所述碳化蛋壳膜上；

优选地，先采用电沉积将所述纳米金属颗粒沉积至所述碳化蛋壳膜上，再采用直接吸附法、共价结合法、包埋法和/或交联法将所述酶固定化至所述碳化蛋壳膜上。

9.一种酶生物传感器，包括作为工作电极的权利要求1-5任一项所述的酶电极，以及参比电极和对电极；

优选地，所述参比电极为饱和甘汞电极、氢电极、银|氯化银电极或汞|氧化汞电极，更优选为饱和甘汞电极；

优选地，所述对电极为铂丝电极或碳电极。

10.如权利要求1-5任一项所述的酶电极在测定溶液中的底物浓度中的应用；

优选地，所述应用中以循环伏安和/或计时电流的方式测定溶液中的底物浓度；

优选地，所述循环伏安方式的测试电位扫描速率为25～200mV/s；

优选地，所述底物为H₂O₂、葡萄糖或酚类污染物；

优选地，所述底物浓度范围为5μM～10mM；

优选地，所述溶液为磷酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液和醋酸盐缓冲液中的1种或至少2种的组合。