[发明专利]一种丙氨酸氨基转移酶生物电化学传感器及其制备方法

说明书

一种丙氨酸氨基转移酶生物电化学传感器及其制备方法，属于生物电化学传感器技术领域。本发明利用改进的溶胶‑凝胶法制备溶胶前驱体，利用改进的“Fish‑in‑net”方法制备固定化酶膜并实现在酶电极上的固定，通过掺杂金纳米粒子‑还原氧化石墨烯增强酶与电极间的电子转移速率，制得丙氨酸氨基转移酶生物电化学传感器。将该生物电化学传感器放置在检测溶液中，以带有固定化酶膜的玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，采用该三电极检测体系，通过连接电化学工作站检测相应的电流信号，实现对丙氨酸氨基转移酶的检测，而且对于胆红素和血脂异常的患者血清中的丙氨酸氨基转移酶也能准确地检测。

技术领域

本发明属于生物电化学传感器技术领域，具体涉及一种丙氨酸氨基转移酶生物电化学传感器及其制备方法。

背景技术

生物电化学传感器的组成通常包括分子识别元件和信号转换器两部分。常见的分子识别元件通常是固定化的生物体成分(酶、抗原、抗体、激素等)或生物体本身(细胞、细胞器、组织等)。信号转换器包括有丝网印刷碳电极、玻碳电极、气敏电极、金电极等。当待检测目标物引入后，目标物与分子识别元件发生特异性识别能够产生物理或者化学变化。在信号转换器电极的作用下，能够输出与目标物浓度相关的电信号响应，如电容、电阻、电位或电流等，实现对待测目标物的定量分析。

关于丙氨酸氨基转移酶(ALT)的电化学测定方法，近年来一直受到关注和研究。为制得具有宽泛检测线性范围和低检测限的丙氨酸氨基转移酶(ALT)电化学传感器，谷氨酸氧化酶(GlutOx)、丙酮酸氧化酶(PyOx)、乳酸脱氢酶(LDH)等被选作用于促发ALT电化学传感器中电极反应。而且，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、普鲁士蓝(PB)、4-氨基苯胺(4-APP)等一些具有氧化还原性质的电子媒介体也应用于丙氨酸氨基转移酶电化学传感器的设计中。

酶在电极上的固定化对于电化学酶传感器的制备是非常关键的一步。在电化学酶传感器中，待检测物质与固定在电极上的酶接触，酶将待检测物质催化为产物的同时释放电子，传感器可检测到电子并转化为相应的电信号。酶的固定化技术一般可分为吸附、交联、共价结合和包埋，但是这些方法各自具有优势和不足。电化学传感器对酶固定化技术要求较高，除了要考虑酶的构象稳定性、酶的泄露逃逸、对环境温度pH等条件的适应性等问题之外，更重要的要关注酶与底物分子(待检测目标物)的识别结合能力，以及酶与电极间的电子转移速率问题。所以酶固定化策略选择和设计对于电极以及电化学酶传感器的性能至关重要。

石墨烯在电化学传感器方面应用广泛，得益于其优异的电学性质。石墨烯具有高导电性，可以将分析物相互作用的微小变化显著放大，精确地检测极低浓度的分析物分子。金纳米粒子AuNPs具有大的比表面积，导电性质优异，同时具有良好的生物相容性，可以提高生物活性中心和电极之间的转移速率，被广泛应用于生物电化学传感器中。

硅基材料易制备且高度多孔，广泛应用于酶的固定化。“Fish-in-net”是一种以硅基介孔为载体形成特殊的笼型结构实现对固定化酶的技术，现已成功完成对多种酶的固定，制备过程方便，且固定化酶的催化效率高、重复使用度较高。要将此高效便捷的酶固定化方法应用在电化学酶传感器上面，需要将“Fish-in-net”技术进行改进，使酶牢固且稳定固定在电极表面。利用改进的“Fish-in-net”方法将硅基材料制成薄膜，将酶固定在硅基材料形成的薄膜中，这种固定化酶方法方便应用于电极上制成酶电极。石墨烯和金纳米粒子复合物掺杂的硅溶胶材料，能够极大地提高电子转移速率，放大电化学信号，实现对极低浓度待分析物丙氨酸氨基转移酶的检测。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种硅基材料固定化酶、金纳米粒子-石墨烯增强电子转移的丙氨酸氨基转移酶生物电化学传感器及其制备方法。

本发明所述的一种丙氨酸氨基转移酶生物电化学传感器的制备方法，其步骤如下：