一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，首先将石墨烯和多聚赖氨酸分散于超纯水中再用于修饰玻碳电极，然后将修饰电极置于氯金酸和硝酸钾溶液中恒电位电沉积纳米金，再修饰芳基硫酸酯酶和牛血清蛋白的混合液，最后在外面覆盖戊二醛，即得到该传感器。本发明专利技术还包括上述硫酸根离子抑制型电化学生物传感器及其应用。本发明专利技术方法检测硫酸根离子简便快捷、灵敏准确，仪器简单、便宜、适于微型化，可以克服传统检测方法检测限低、样品前处理复杂、仪器昂贵等缺点，具有非常重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学和生物传感器领域，具体涉及一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，检测硫酸根离子的方法主要有离子色谱法、重量法、滴定法、比浊法、分光光度法、电感耦合等离子发射光谱法等，但这些方法样品存在前处理复杂、操作繁琐、仪器昂贵、检测灵敏度较低，或操作者技术要求高等缺点。而酶抑制电化学生物传感器由于仪器简单、便宜、便携、选择性好、检测限低、响应快、适于在复杂体系中应用等优点，受到了越来越多的关注，研究(T.Cserfalvi,G.G.Guilbault.Anenzymeelectrodebasedonimmobilizedarylsulfatasefortheselectiveassayofsulfateion.Anal.Chim.Acta,34(1976)259–270)表明，硫酸根离子对芳基硫酸酯酶催化水解芳基硫酸酯盐的反应具有抑制作用，抑制电化学活性产物的生成，使峰电流减小。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法。本专利技术还要解决的技术问题是提供了上述制备方法制备得到的硫酸根离子抑制型电化学生物传感器。本专利技术还要解决的技术问题是提供了上述硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的应用。本专利技术最后要解决的技术问题是提供了上述硫酸根离子抑制型电化学生物传感器在检测领域方面的应用。基于此，本专利技术将芳基硫酸酯酶固定在纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料修饰的玻碳电极上构建硫酸根离子生物传感器，结合纳米材料的信号放大作用和理想的生物相容性，实现对硫酸根离子的快速灵敏检测，这具有非常重要的意义。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，包括以下步骤：1)取石墨烯和多聚赖氨酸于超纯水中超声分散得到分散液；2)取步骤1)得到的分散液滴涂到磨好的玻碳电极表面并于红外灯下烘干；3)将步骤2)得到的电极置于氯金酸和硝酸钾溶液中电沉积修饰纳米金，得到纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料；4)将芳基硫酸酯酶和牛血清蛋白混合得到混合溶液；5)将步骤4)的混合溶液滴涂到步骤3)中的纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料表面得到修饰好的玻碳电极；6)在步骤5)得到的修饰好的玻碳电极表面再修饰戊二醛，制得硫酸根离子抑制型电化学生物传感器。其中，上述步骤1)中石墨烯的用量为1mg，多聚赖氨酸(10％，w/V)的用量为30μL，超纯水的用量为1mL，超声分散半小时以上。其中，上述步骤2)中的分散液的用量为4～14μL。其中，上述步骤3)中的氯金酸浓度为0.1wt％，硝酸钾浓度为0.1M，电沉积电位为–0.2V，电沉积时间为30～100s。其中，上述步骤4)芳基硫酸酯酶的浓度为2～30mg/mL，牛血清蛋白的浓度为0.1～2wt％。其中，上述步骤5)中的混合溶液的用量为2～20μL。其中，上述步骤6)中的戊二醛溶液的浓度为0.1～10wt％，用量为2～20μL。本
技术实现思路
还包括上述的制备方法制备得到的硫酸根离子抑制型电化学生物传感器。本
技术实现思路
还包括上述的硫酸根离子抑制型电化学生物传感器在检测领域方面的应用。本专利技术的内容还包括上述的硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的分析方法，包括以下步骤：1)在电解池中加入0.001～0.5M醋酸盐缓冲溶液(pH3.5～7.0)；2)将权利要求1所述的芳基硫酸酯酶/纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料修饰的玻碳电极、饱和甘汞电极和铂电极组成三电极体系置于上述电解池中，利用差分脉冲伏安法进行扫描，产生的信号由电化学工作站检测并由电脑显示；3)在电解池中加入4-硝基邻苯二酚硫酸盐，搅拌后利用差分脉冲伏安法进行扫描，产生的信号由电化学工作站检测并由电脑显示；4)在电解池中加入硫酸根离子，搅拌后利用差分脉冲伏安法进行扫描，产生的信号由电化学工作站检测并由电脑显示。其中，上述步骤4)的峰电流比步骤3)的峰电流小，且减小的峰电流与硫酸根离子的浓度成正比。本专利技术的基本思路为：将石墨烯用多聚赖氨酸功能化后修饰到玻碳电极表面，再将该电极置于氯金酸和硝酸钾的溶液中进行电沉积修饰纳米金，然后修饰芳基硫酸酯酶和牛血清蛋白混合物，最后修饰戊二醛，得到该传感器。在0.001～0.5M醋酸盐缓冲溶液(pH3.5～7.0)中，加入4-硝基邻苯二酚硫酸盐，记录峰电流，然后加入硫酸根离子，记录峰电流。由于硫酸根离子能抑制芳基硫酸酯盐的酶催化水解反应，抑制了电化学活性产物4-硝基邻苯二酚的生成，从而使峰电流减小，并且抑制率随着硫酸根离子浓度的增加逐渐增大。因此，利用抑制率和硫酸根离子的线性关系，可实现对硫酸根离子的检测。抑制率的计算公式如下：其中I％为抑制率，I0为初始峰电流，I1为加入硫酸根离子后的峰电流。有益效果：与现有的常规金纳米簇相比，本专利技术具有如下的特色和优点：本专利技术成功制备了基于芳基硫酸酯酶固定于纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料修饰玻碳电极构建的硫酸根离子抑制型电化学生物传感器，该专利技术首先用多聚赖氨酸功能化的石墨烯修饰玻碳电极，然后将修饰电极置于氯金酸和硝酸钾溶液中恒电位沉积纳米金，再将芳基硫酸酯酶和牛血清蛋白混合后修饰上述电极，最后在外面覆盖戊二醛即得到该传感器。此外，确立了一种基于芳基硫酸酯酶固定于纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料修饰玻碳电极构建的硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的分析方法，本专利技术的优点在于，一方面使用了芳基硫酸酯酶，利用其高效催化4-硝基邻苯二酚硫酸酯盐水解生成电化学活性产物4-硝基邻苯二酚的性质，另一方面利用纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料具有高的比表面积、优异的电性能和良好的生物相容性，作为固定载体能固定更多的芳基硫酸酯酶，从而构建更高效的传感界面，加上差分脉冲伏安法的运用，使得传感器更加灵敏准确。附图说明图1为本专利技术硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制作示意图及检测原理；图2为本专利技术实施例1硫酸根离子抑制型电化学生物传感器制作条件多聚赖氨酸-石墨烯分散液用量优化曲线图；图3为本专利技术实施例2硫酸根离子抑制型电化学生物传感器制作条件纳米金电沉积时间优化曲线图；图4为本专利技术实施例3硫酸根离子抑制型电化学生物传感器制作条件芳基硫酸酯酶浓度优化曲线图；图5为本专利技术实施例4硫酸根离子抑制型电化学生物传感器制作条件牛血清蛋白浓度优化曲线图；图6为本专利技术实施例5硫酸根离子抑制型电化学生物传感器制作条件戊二醛浓度优化曲线图；图7为本专利技术实施例6硫酸根离子抑制型电化学生物传感器分析条件缓冲液pH优化曲线图；图8为本专利技术实施例7硫酸根离子抑制型电化学生物传感器分析条件缓冲液浓度优化曲线图；图9为本专利技术实施例8硫酸根离子标准样品检测的线性曲线。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术实施例中的石墨烯、氯金酸、玻碳电极、硝酸钾、芳基硫酸酯酶、牛血清蛋白、4-硝基邻苯二酚硫酸盐、多聚赖氨酸、戊二醛等等产品均为市面上购买得到，其中，芳基硫酸酯酶：SulfatasefromHelixpomatia(TypeH-1)，购于Sigma-Aldrich；4-硝基邻苯二酚硫酸盐，购于TokyoCh本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取石墨烯和多聚赖氨酸于超纯水中超声分散得到分散液；2)取步骤1)得到的分散液滴涂到磨好的玻碳电极表面并于红外灯下烘干；3)将步骤2)得到的电极置于氯金酸和硝酸钾溶液中电沉积修饰纳米金，得到纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料；4)将芳基硫酸酯酶和牛血清蛋白混合得到混合溶液；5)将步骤4)的混合溶液滴涂到步骤3)中的纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料表面得到修饰好的玻碳电极；6)在步骤5)得到的修饰好的玻碳电极表面再修饰戊二醛，制得硫酸根离子抑制型电化学生物传感器。

【技术特征摘要】
1.一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取石墨烯和多聚赖氨酸于超纯水中超声分散得到分散液；2)取步骤1)得到的分散液滴涂到磨好的玻碳电极表面并于红外灯下烘干；3)将步骤2)得到的电极置于氯金酸和硝酸钾溶液中电沉积修饰纳米金，得到纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料；4)将芳基硫酸酯酶和牛血清蛋白混合得到混合溶液；5)将步骤4)的混合溶液滴涂到步骤3)中的纳米金/多聚赖氨酸/石墨烯纳米复合材料表面得到修饰好的玻碳电极；6)在步骤5)得到的修饰好的玻碳电极表面再修饰戊二醛，制得硫酸根离子抑制型电化学生物传感器。2.根据权利要求1所述的硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中石墨烯的量为1mg，多聚赖氨酸的用量为30μL，超纯水的用量为1mL，超声分散半小时以上。3.根据权利要求1所述一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的分散液的用量为4～14μL。4.根据权利要求1所述一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的氯金酸浓度为0.1wt％，硝酸钾浓度为0.1M，电沉积电位为–0.2V，电沉积时间为30～100s。5.根据权利要求1所述一种硫酸根离子抑制型电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤4)芳基硫酸酯酶的浓度为2～30...

【专利技术属性】
技术研发人员：于凉云，张奇，吴玉芹，李立冬，邢千里，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32