[发明专利]一种金‑钛铌酸层状纳米复合物酶传感器及其制备、应用

说明书

技术领域

本发明涉及酶传感器技术领域，尤其涉及一种金-钛铌酸层状纳米复合物酶传感器及其制备、应用。

背景技术

有机磷农药在工业和农业方面作为一种重要的杀虫剂，但是大部分有机磷农药具有很强的毒性并长期的积累在生物体内，从而引起严重的生态问题。有机磷农药具有不可逆的抑制乙酰胆碱酯酶作用，而乙酰胆碱酯酶能使神经递质产生乙酰胆碱，如果乙酰胆碱酯酶被抑制则阻碍有关重要器官正常的生理反应，从而导致严重呼吸道和心肌衰竭甚至死亡。由于有机磷农药难以降解并长期积累在生物体内，即使浓度很低也会造成持久的危害。因此检测痕量有机磷农药是非常重要的。

而甲基对硫磷俗称甲基1605，学名为O,O-二甲基-O-(4－硝基苯基)硫代磷酸酯，属于有机磷农药中的一种，其工业产品为带蒜臭的黄棕色油状液体，其纯品为白色结晶，熔点为36-36.5℃，难溶于水，易溶于有机溶剂，加热会异构化，高温或遇碱易分解。甲基对硫磷的急性毒性LD50值如下：对大白鼠经口为14-24mg/kg，对兔经皮为300-400mg/kg，属高毒级农药。

目前，如高效液相色谱、气相色谱和气-质联用等方法已被用于上述提到的杀虫剂的检测分析，但是这些方法仪器昂贵，分析时间长。酶电化学传感作为很好的能快速简便的检测有机磷农药的技术。在电化学传感器发展中，关键的部分是固定电极，通常检测有机磷农药所用的固定电极方法已被研究，例如交联，溶胶凝胶，层层组装等。在酶传感器发展中主要使用的体系需要具有很好的灵敏性、耗材少、无污染。

目前，很多纳米材料已经被用于酶传感中，有的纳米材料通过与酶形成共价键结合的，例如葡萄糖氧化酶、细胞色素C、核糖核酸酶与金纳米粒子能形成共价键，酶与金形成的这种共价键常被使用于酶传感中。使用一些能够很好的分散和附着金的材料，为了防止金粒子的团簇。层状材料已在生物催化和生物电化学中得到广泛的使用。目前，很多层状材料由于它们具有很好的导电性、大的中孔体积和比表面积等优点被用于固定酶。例如石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管等已在乙酰胆碱酯酶传感器中作为固定材料使用。而层状钛铌酸由于具有很好的生物相容性、无毒和优越的物理性能已被关注，但在酶传感器中的使用至今没有相关的报道。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种金-钛铌酸层状纳米复合物酶传感器及其制备、应用，首次将合成的Au-HTiNbO₅纳米复合物作为电极材料，本发明作为一个新的检测有机磷农药的电化学传感器，为以后的电化学检测提供一个很好的平台。

本发明提出的一种金-钛铌酸层状纳米复合物酶传感器，包括工作电极、参比电极和对电极，工作电极包括导电基体、金-钛铌酸纳米复合物层和壳聚糖-牛血清白蛋白层，金-钛铌酸纳米复合物层涂覆在导电基体上并在其表面成膜，壳聚糖-牛血清白蛋白层涂覆在金-钛铌酸纳米复合物层的外表面，金-钛铌酸纳米复合物层由金纳米颗粒和钛铌酸纳米片构成，壳聚糖-牛血清白蛋白层由壳聚糖和牛血清白蛋白组成，乙酰胆碱酯酶通过化学键作用固定于金纳米颗粒上，并包埋在壳聚糖-牛血清白蛋白层中。

优选地，对电极为铂丝电极，参比电极为饱和甘汞电极。

优选地，导电基体为玻碳电极GCE、导电玻璃ITO或金电极。

优选地，工作电极的直径为2-4mm。

优选地，工作电极与参比电极的距离小于5mm，以最大限度降低参比电极与工作电极之间的溶液电阻；工作电极与对电极的距离5-20mm，以保证工作电极与对电极之间的电流密度均匀，从而确保本发明的工作电极表面电化学反应的一致性。

本发明提出的上述金-钛铌酸层状纳米复合物酶传感器的制备方法，包括如下步骤：

S1、将氯金酸HAuCl₄溶液、水和乙醇混合均匀得到混合溶液A，将HTiNbO₅纳米片加入混合溶液A中，紫外灯下照射后，离心，干燥得到Au-HTiNbO₅纳米复合物；

S2、将Au-HTiNbO₅纳米复合物加入中性缓冲溶液中，进行超声处理得到混合溶液B，将混合溶液B和1-丁基-3-甲基咪唑四氟磷酸的离子溶液混合后，再进行超声处理得到悬浮液C；

S3、将乙酰胆碱酯酶AChE溶液加入壳聚糖CS溶液中混合均匀得到AChE-CS溶液；

S4、将玻碳电极GCE研磨后，经超声清洗，接着在氮气流下干燥得到预处理工作电极；