一种脲酶生物传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种脲酶生物传感器的制备方法，属于分析检测领域。该传感器是利用丝网印刷电极，构建了一种基于聚苯胺膜和壳聚糖/铂碳球的生物传感器，实现了重金属离子的快速检测。本发明专利技术技术方案制备得到的脲酶生物传感器有很好的重现性且省时、省力、廉价、减少溶剂、减少对环境的污染等。传感器在不用时可以置于4℃的冰箱中保存，三个星期内电位响应都未下降，在保存30天后仍能保持初始电位响应的95％，说明壳聚糖能够有效地保持脲酶的活性，并能防止酶泄漏。

A preparation method of urease biosensor

The invention discloses a preparation method of urease biosensor, which belongs to the field of analysis and detection. The biosensor is based on polyaniline film and chitosan/platinum carbon sphere using screen-printed electrode. It can detect heavy metal ions quickly. The urease biosensor prepared by the technical scheme of the invention has good reproducibility, time-saving, labor-saving, low cost, reducing solvent, reducing environmental pollution, etc. The sensor can be stored in a refrigerator at 4 C when not in use. The potential response did not decrease within three weeks. It can still keep 95% of the initial potential response after 30 days of storage, indicating that chitosan can effectively maintain the activity of urease and prevent the leakage of urease.

【技术实现步骤摘要】
一种脲酶生物传感器的制备方法本申请是申请日为：2016年5月20日、申请号为：201610340251.3、名称为：基于聚苯胺修饰丝网印刷电极的脲酶生物传感器及其应用的专利技术专利的分案申请。
本专利技术属于分析检测领域，具体涉及一种脲酶生物传感器的制备方法。
技术介绍
随着绿色消费观念的普及，生态纺织品越来越成为市场的主流，近年来，纺织品中可萃取重金属的检测作为生态纺织品的指标之一越来越受到重视。纺织品中重金属的主要来源于加工过程中使用的染料和助剂,如各种金属络合染料、媒介燃料、酞箐结构染料、固色剂、催化剂、阻燃剂、后整理剂等以及用于软水硬化、退浆精练、漂白印花等工序中的各种金属络合剂。纺织品中可萃取重金属会通过人体的汗液进入到人体皮肤里面为人体吸收，在肝、骨骼、肾、心及脑中.当重金属在人体器官中累积到一定程度时会对健康造成巨大的损害。目前国家规定的纺织品中可萃取重金属的检测方法主要为GB/T17593，其规定了纺织品中砷、镉、钴、铬、铜、镍、铅、锑等多种重金属的测试方法。主要使用的分析仪器为原子吸收光谱和电感耦合等离子发射光谱。虽然现有的分析方法精度好，准确度高，但是现有的分析方法不能满足省时、省力、廉价、减少溶剂、减少对环境的污染等。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术存在的问题提供一种基于聚苯胺修饰丝网印刷电极的脲酶生物传感器及其应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于聚苯胺修饰丝网印刷电极的脲酶生物传感器，该传感器是通过如下方法制备得到：(1)丝网印刷电极电聚合聚苯胺：首先将丝网印刷电极置于含有盐酸和苯胺的电聚合溶液中，之后采用循环伏安法进行电聚合，得到PAIN修饰电极；(2)铂/碳球纳米复合材料：将碳球加入到乙二醇溶液中并超声分散均匀得到碳浆，在碳浆中缓慢加入氯铂酸并搅拌均匀得到混合液，采用碱性试剂调节该混合液至碱性，升温至100～150℃还原2～6h，之后将得到的黑色产物洗涤、干燥，得到铂/碳球纳米复合材料；(3)脲酶生物传感器：将壳聚糖和步骤(2)制备得到的铂/碳球纳米复合材料加入到醋酸溶液中并混合均匀，得到壳聚糖-铂/碳球混合溶液；将壳聚糖-铂/碳球混合溶液与脲酶溶液混合均匀，得到脲酶-壳聚糖/铂/碳球混合溶液；在步骤(1)制备得到的PAIN修饰电极表面滴涂脲酶-壳聚糖/铂/碳球混合溶液，制备得到脲酶生物传感器。滴涂量约为15μL/cm2。一种基于聚苯胺修饰丝网印刷电极的脲酶生物传感器制备方法，该方法包括以下步骤：(1)丝网印刷电极电聚合聚苯胺：首先将丝网印刷电极置于含有盐酸和苯胺的电聚合溶液中，之后采用循环伏安法进行电聚合，得到PAIN修饰电极；(2)铂/碳球纳米复合材料：将碳球加入到乙二醇溶液中并超声分散均匀得到碳浆，在碳浆中缓慢加入氯铂酸并搅拌均匀得到混合液，采用碱性试剂调节该混合液至碱性，升温至100～150℃还原2～6h，之后将得到的黑色产物洗涤、干燥，得到铂/碳球纳米复合材料；(3)脲酶生物传感器：将壳聚糖和步骤(2)制备得到的铂/碳球纳米复合材料加入到醋酸溶液中并混合均匀，得到壳聚糖-铂/碳球混合溶液；将壳聚糖-铂/碳球混合溶液与脲酶溶液混合均匀，得到脲酶-壳聚糖/铂/碳球混合溶液；在步骤(1)制备得到的PAIN修饰电极表面滴涂脲酶-壳聚糖/铂/碳球混合溶液，制备得到脲酶生物传感器。本专利技术技术方案所述的脲酶生物传感器及其制备方法中：步骤(1)的电聚合过程是在氮气保护的条件下进行的，循环伏安法扫描范围为-0.1V～0.7V，扫描的速率为40～60mV/s，总扫描80～120次。本专利技术技术方案所述的脲酶生物传感器及其制备方法中：步骤(1)的电聚合溶液中盐酸的浓度为0.1～3.5mol/L，苯胺的浓度为0.1～3mol/L。本专利技术技术方案所述的脲酶生物传感器及其制备方法中：步骤(2)的碳球与氯铂酸的质量比为1～3：1。本专利技术技术方案所述的脲酶生物传感器及其制备方法中：步骤(2)的碱性是指混合液的pH值为9～11。本专利技术技术方案所述的脲酶生物传感器及其制备方法中：步骤(3)的壳聚糖-铂/碳球混合溶液中壳聚糖的质量分数为0.1～1％，铂/碳球纳米复合材料的质量分数为0.5～1.5％。本专利技术技术方案所述的脲酶生物传感器及其制备方法中：步骤(3)的脲酶溶液浓度为5～15mg/ml，壳聚糖-铂/碳球混合溶液与脲酶溶液的体积比为1～5：1～5。本专利技术技术方案所述的脲酶生物传感器及其制备方法中：步骤(3)的滴涂量为10～30μL/cm2。前述所述的PAIN修饰电极在测定溶液pH中的应用；优选测定的抑制时间为≥20min，响应时间≥2min。前述所述的脲酶生物传感器在检测重金属离子中的应用；优选在尿素溶液中检测Hg2+和Cd2+中的应用；更优选在尿素溶液中检测纺织品中Hg2+和Cd2+的应用。测定的抑制时间为≥20min，响应时间≥2min；优选尿素溶液的浓度≤选择40mmol/L。本专利技术的有益效果：本专利技术技术方案制备得到的脲酶生物传感器有很好的重现性且省时、省力、廉价、减少溶剂、减少对环境的污染等。传感器在不用时可以置于4℃的冰箱中保存，三个星期内电位响应都未下降，在保存30天后仍能保持初始电位响应的95％，说明壳聚糖能够有效地保持脲酶的活性，并能防止酶泄漏。附图说明图1为实施例1苯胺单体在丝网印刷电极上电聚合循环100次所得的伏安图。图2为苯胺聚合前后，丝网印刷电极的循环伏案图。图3为PAIN修饰电极的电位响应与溶液pH值的关系图。图4为脲酶生物传感器置于尿素溶液的电位响应随时间的变化图。图5为在Hg2+或Cd2+存在的情况下，抑制率随时间的变化见图5图6为脲酶生物传感器置于含有尿素的溶液中，尿素浓度与电位变化图。图7为脲酶生物传感器置于含有尿素的溶液中，抑制率与重金属浓度的关系图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此：本专利技术实施例所述的碳球可以是市售产品或者是采用如下方法制备得到：以甲醛-间苯二酚为先驱体，采用方法，0.1mL氨水(25w％)加到8mL乙醇与20mL去离子水的混合溶液中，搅拌1h后，加入0.2g间苯二酚，搅拌至完全溶解，然后再滴加0.284mL甲醛溶液(37w％)，混合液在30℃搅拌24h，然后将混合液移至水热釜中，在100℃反应24h，混合物经离心分离，100℃下干燥48h。接下来，进行炭化处理，以1℃/min的升温速率，加热到350℃，保持2h，然后再以1℃/min的升温速率加热到600℃，保留下煅烧4h，然后自然冷却到室温，制备得到碳球。实施例1丝网印刷电极电聚合聚苯胺：首先将丝网印刷电极置于含有盐酸和苯胺的电聚合溶液中，其中，HC1的摩尔浓度为1mol/L，苯胺的摩尔浓度为0.5mol/L；之后采用循环伏安法进行电聚合，循环伏安法扫描范围为-0.1V～0.7V，扫描速率为50mV/s，总共扫描100次。实验开始前电聚合溶液需通氮气l0min，整个电聚合过程在氮氛下完成。电聚合完成后，用1mol/L盐酸和二次水对电极进行冲洗，晾干，制得PAIN修饰电极；铂/碳球纳米复合材料：将80mg碳球加入到乙二醇溶液中并超声分散均匀得到碳浆，在碳浆中缓慢加入42mg氯铂酸并搅拌均匀得到混合液，采用NaOH溶液调节该混合液pH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脲酶生物传感器的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)丝网印刷电极电聚合聚苯胺：首先将丝网印刷电极置于含有盐酸和苯胺的电聚合溶液中，之后采用循环伏安法进行电聚合，得到PANI修饰电极；(2)铂/碳球纳米复合材料：将碳球加入到乙二醇溶液中并超声分散均匀得到碳浆，在碳浆中缓慢加入氯铂酸并搅拌均匀得到混合液，采用碱性试剂调节该混合液至碱性，升温至100～150℃还原2～6h，之后将得到的黑色产物洗涤、干燥，得到铂/碳球纳米复合材料；(3)脲酶生物传感器：将壳聚糖和步骤(2)制备得到的铂/碳球纳米复合材料加入到醋酸溶液中并混合均匀，得到壳聚糖‑铂/碳球混合溶液；将壳聚糖‑铂/碳球混合溶液与脲酶溶液混合均匀，得到脲酶‑壳聚糖/铂/碳球混合溶液；在步骤(1)制备得到的PANI修饰电极表面滴涂脲酶‑壳聚糖/铂/碳球混合溶液，制备得到脲酶生物传感器；其中：步骤(1)的电聚合过程是在氮气保护的条件下进行的，循环伏安法扫描范围为‑0.1V～0.7V，扫描的速率为40～60mV/s，总扫描80～120次；步骤(2)的碱性是指混合液的pH值为9～11。

【技术特征摘要】
1.一种脲酶生物传感器的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)丝网印刷电极电聚合聚苯胺：首先将丝网印刷电极置于含有盐酸和苯胺的电聚合溶液中，之后采用循环伏安法进行电聚合，得到PANI修饰电极；(2)铂/碳球纳米复合材料：将碳球加入到乙二醇溶液中并超声分散均匀得到碳浆，在碳浆中缓慢加入氯铂酸并搅拌均匀得到混合液，采用碱性试剂调节该混合液至碱性，升温至100～150℃还原2～6h，之后将得到的黑色产物洗涤、干燥，得到铂/碳球纳米复合材料；(3)脲酶生物传感器：将壳聚糖和步骤(2)制备得到的铂/碳球纳米复合材料加入到醋酸溶液中并混合均匀，得到壳聚糖-铂/碳球混合溶液；将壳聚糖-铂/碳球混合溶液与脲酶溶液混合均匀，得到脲酶-壳聚糖/铂/碳球混合溶液；在步骤(1)制备得到的PANI修饰电极表面滴涂脲酶-壳聚糖/铂/碳球混合溶液，制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽娜，曹锡忠，周静洁，毛欣，周静珠，
申请(专利权)人：江苏出入境检验检疫局工业产品检测中心，江苏省检验检疫科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32