[发明专利]一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料科学及电化学生物传感领域，尤其是一种电化学转化 磁珠制备普鲁士蓝的方法及其应用。

背景技术

磁性纳米材料具有常规纳米材料的比表面积大、生物相容性好、富含表面 功能基团、表面自由能高等优点，可有效固定大量生物分子，同时不破坏生物 构型及活性，另一方面，磁珠，基于其独特磁性，在磁分离富集和磁热疗等领 域应用广泛。然而，目前磁珠涉及的应用主要基于磁性，其本身化学/电化学性 质鲜有开拓。

普鲁士蓝具有优异的化学稳定性、电催化特性及生物相容性，制备方便、 成本低廉，作为电子中介体广泛地应用于电化学分析、化学(生物)传感领域。 普鲁士蓝对过氧化氢的电还原具有高选择性和灵敏度，能有效降低过氧化氢的 还原电位，减少电化学活性物的干扰，再加上它的低成本使它在修饰电极上比 辣根过氧化物酶更优越。不论是传统化学方法还是现有的电化学方法中，要将 普鲁士蓝沉积在导电基质上都要在含有金属离子和相应的金属氰根离子的强酸 环境中进行。强酸环境严重影响一些不耐酸性的材料(如生物材料)的活性， 不可避免地限制了普鲁士蓝的应用。由此可见，现有技术中的普鲁士蓝在水相 中分散性不佳。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明是提供了一种电化学转化磁珠制 备普鲁士蓝的方法，通过磁珠为牺牲模板电化学制备普鲁士蓝，并获得其传感 应用。

本发明的技术方案的步骤如下：

一、一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的方法：

1)将磁珠水溶液在工作频率为40kHz，功率为160W的超声作用下分散5 min，得到分散均匀的磁珠分散液。

2)将用于羧基化磁珠的柠檬酸与磁珠分散液混合，静置于旋转仪上12h过 夜，柠檬酸与磁珠分散液的配比为0.1mmol-0.3mmol每毫克磁珠。

3)进行磁性分离，去除上清液后再将磁珠用磷酸盐缓冲液清洗，本步骤重 复进行三次；

4)再用一水合2-吗啉乙磺酸(MES)缓冲液进行重分散；

5)取重分散后得到的磁珠分散液滴于洗净的金磁电极上，然后将固定有磁 珠的金磁电极置于铁氰化钾和硫酸钾混合溶液中构建三电极系统进行多电位阶 越，制备得到普鲁士蓝。

所述步骤1)中磁珠浓度为10mg/mL。

所述的柠檬酸的浓度为0.1M-0.3M，优选的柠檬酸的浓度为0.2M。

所述的磷酸盐缓冲液的浓度为0.01M-0.05M，pH≤6.0。所述磷酸盐缓冲液 为Na₂HPO₄-NaH₂PO₄水溶液。优选的磷酸缓冲液采用浓度为0.02M，pH＝6.0的 Na₂HPO₄-NaH₂PO₄水溶液。

所述的一水合2-吗啉乙磺酸(MES)的浓度为0.01M-0.05M，pH≤6.0。

所述的金磁电极采用以下方式清洗：金磁电极依次在砂纸、0.5μm氧化铝 粉末和0.05μm氧化铝粉末中打磨，打磨后经充分清洗，再依次在超纯水、乙 醇和超纯水中各超声5分钟，配制Prihna溶液滴加5μL于电极表面，保持5分 钟，Prihna溶液主要由浓硫酸和30％过氧化氢溶液以体积比3:1组成，最后采用 大量超纯水进行清洗。

所述的柠檬酸羧基化磁珠，浓度为0.5-2mg/mL，体积为3-10μL。

所述的铁氰化钾和硫酸钾混合溶液中铁氰化钾和硫酸钾的浓度分别为0.1-5 mM和0.1M。

所述多电位阶跃采用以下参数：第一阶段，电压1.60V，时长450s；第二 阶段电压0V，时长250s。

所述多电位阶跃法可采用循环伏安法代替，要求高电位为1.65V，低电位 为-0.05V，扫描圈数不低于20。

电化学转化磁珠制备得到的普鲁士蓝修饰电极可用于但不限于检测过氧化 氢。

本发明主要是在中性的铁氰化钾溶液中，在磁场控制下，金电极表面施加 高电位触发电化学析氧形成局部强酸性环境使磁珠化学反应释放铁离子；接下 来施加低电位电化学还原得到亚铁氰化钾与铁离子反应生成普鲁士蓝。

二、一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的应用：