一种提高电化学传感器稳定性的方法技术

本申请属于电化学传感器技术领域，公开了一种提高电化学传感器稳定性的方法，包括如下步骤：S1、制造电化学传感器；S2、在电化学传感器的工作电极上固定生物敏感分子酶；S3、在生物敏感分子酶表面设置固定剂；S4、在固定剂表面增加保护膜，使得保护膜沉积在工作电极上，以提高电化学传感器的稳定性。本申请中的生物敏感分子酶表面设置戊二醛、聚乙烯醇和聚乙二醇或者聚苯胺、戊二醛、聚乙烯醇、聚乙二醇和聚氨酯后，生物敏感分子酶表面形成复合保护膜，降低了酶层直接暴露在空气中的概率，起到更好的稳定和保护酶的作用，显著的提高了尿酸或肌酐或葡萄糖等生物传感器在室温下的存储稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电化学传感器稳定性的方法


[0001]本专利技术涉及电化学传感器
，特别涉及一种提高电化学传感器稳定性的方法。

技术介绍

[0002]生物传感器由两个主要部分组成即生物识别元件和信号转换器，生物识别元件是指具有分子识别能力，能与待测物质发生特异性反应的生物活性物质，如酶、抗原、抗体、核酸、细胞、组织等。信号转换器主要功能是将生物识别作用转换为可以检测的信号，目前常用的有电化学、光学、热和质量分析几种方法。其中，电化学方法就是一种最为理想的检测方法。
[0003]电化学生物传感器采用固体电极作基础电极，将生物敏感分子固定在电极表面，然后通过生物分子间的特异性识别作用，生物敏感分子能选择性地识别目标分子并将目标分子捕获到电极表面，基础电极作为信号传导器将电极表面发生的识别反应信号导出，变成可以测量的电信号，从面实现对分析目标物进行定量或定性分析的目的。
[0004]由各种生物分子(抗体、DNA、酶、微生物或全细胞)与电化学转换器(电流型、电位型、电容型和电导型)组合可构成多种类型的电化学生物传感器，根据固定在电极表面的生物敏感分子的不同，电化学生物传感器可分为电化学免疫传感器、电化学DNA传感器、电化学酶传感器、电化学微生物传感器和电化学组织细胞传感器等。其中，电化学酶传感器是在固定化酶的催化作用下，生物分子发生化学变化后，通过换能器记录变化从而间接测定出待测物浓度，而在室温条件下，酶的存储稳定性较差，酶在长期存储中保持稳定对于传感器的实际应用非常重要，为提高酶在常温下的储存稳定性，本申请提出了一种提高电化学传感器稳定性的方法。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种提高电化学传感器稳定性的方法。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种提高电化学传感器稳定性的方法，包括如下步骤：
[0007]S1、制造电化学传感器；
[0008]S2、在电化学传感器的工作电极上固定生物敏感分子酶；
[0009]S3、在生物敏感分子酶表面设置固定剂；
[0010]S4、在固定剂表面增加保护膜，使得保护膜沉积在工作电极上，以提高电化学传感器的稳定性。
[0011]进一步的，制造所述电化学传感器的方法包括微纳加工方法和丝网印刷方法；
[0012]所述电化学传感器为由参比电极、工作电极和对电极组成的三电极体系，或为由工作电极、参比电极组成的双电极体系，或为由工作电极、对电极组成的双电极体系，其中：
[0013]工作电极为金、铂、碳中的一种或多种复合。
[0014]进一步的，三电极体系的微纳加工方法如下：
[0015](1)工作电极、对电极：微纳加工方法蒸镀或者溅射，得到纳米层的金或者铂，然后在上面电镀产生普鲁士蓝层，得到了金/普鲁士蓝电极，或者铂/普鲁士蓝电极；
[0016](2)参比电极：溅射、或者蒸镀产生银电极，然后在氯化铁溶液中部分银通过化学反应生成氯化银，得到了银/氯化银电极；
[0017]双电极体系的微纳加工方法如下：
[0018](1)工作电极：微纳加工方法蒸镀或者溅射，得到纳米层的金或者铂，然后在上面电镀产生普鲁士蓝层，得到了金/普鲁士蓝电极，或者铂/普鲁士蓝电极；
[0019](2)参比/对电极：溅射、或者蒸镀产生银电极，然后在氯化铁溶液中部分银通过化学反应生成氯化银，得到了银/氯化银电极。
[0020]进一步的，三电极体系的丝网印刷方法如下：
[0021](1)工作电极、对电极：丝网印刷金复合浆料、铂复合浆料、碳复合浆料，一般含有普鲁士蓝之类的电子媒介体；
[0022](2)参比电极：丝网印刷银/氯化银复合浆料；
[0023]双电极体系的丝网印刷方法如下：
[0024](1)工作电极：丝网印刷金复合浆料、铂复合浆料、碳复合浆料；
[0025](2)参比/对电极：丝网印刷银/氯化银复合浆料。
[0026]进一步的，所述生物敏感分子酶为用于针对针对尿酸传感器的尿酸酶、用于针对肌酐生物传感器的肌酸氨基水解酶/肌酸氨基水解酶/肌氨酸氧化酶混合物、用于针对葡萄糖生物传感器的葡萄糖酶、用于针对胆固醇生物传感器的胆固醇氧化酶、用于甘油三酯生物传感器的脂肪酶/甘油激酶/甘油磷酸氧化酶混合物之类的生物酶。
[0027]进一步的，在加入生物敏感分子酶之前，添加聚苯胺(PANI)。
[0028]进一步的，在添加固定剂之后，添加聚氨酯(PU)。
[0029]进一步的，所述固定剂为戊二醛(GA)。
[0030]进一步的，所述保护膜的主要成分为聚乙烯醇(PVA)。
[0031]进一步的，所述保护膜为采用PVA和聚乙二醇(PEG)制成的复合膜。
[0032]进一步的，所述丝网印刷碳复合油墨中添加有电子媒介体。
[0033]进一步的，所述电子媒介体为普鲁士蓝。
[0034]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]在电化学传感器表面设置尿酸酶，能够对待测物质中的尿酸浓度进行检测。若电化学传感器表面添加的为肌酸氨基水解酶、肌酸氨基水解酶和肌氨酸氧化酶混合物，则能够对待测物质中的肌酐进行浓度检测。
[0036]生物敏感分子酶表面设置GA、PVA和PEG或者PANI，GA，PVA/PEG，PU后，生物敏感分子酶表面形成复合保护膜，降低了酶层直接暴露在空气中的概率，起到更好的稳定和保护酶的作用，显著的提高了尿酸或肌酐等生物传感器在室温下的存储稳定性。
[0037]丝网印刷金复合浆料、铂复合浆料、碳复合浆料中添加普鲁士蓝，能够进行信号转换，方便工作人员对待测物质进行检测，得到待检测物的浓度与电流之间的关系。
附图说明
[0038]图1是本专利技术中组成电化学传感器的三电极的平面图；
[0039]图2是本专利技术中组成电化学传感器的二电极的平面图；
[0040]图3是本专利技术中电极层设置在基底层两侧的平面图；
[0041]图4是图3的侧视图；
[0042]图5是本专利技术实施例的横截面图；
[0043]图6是图3中实施例添加聚苯胺(PANI)和聚氨酯(PU)后的横截面图；
[0044]图7是本专利技术实施例的流程图；
[0045]图8是本专利技术实施例添加聚苯胺和聚氨酯后的流程图；
[0046]图9是本专利技术实施例中不同浓度聚乙烯醇/聚乙二醇(PVA/PEG)膜的生物传感器的奈奎斯特图；
[0047]图10是本专利技术实施例中不同浓度PVA/PEG膜的生物传感器的波德图；
[0048]图11是本专利技术实施例中不同浓度PVA/PEG膜的生物传感器检测磷酸盐缓冲溶液(PBS溶液)中尿酸的相对响应图；
[0049]图12是本专利技术实施例中电化学传感器在室温条件下进行稳定性检测的结果示意图；
[0050]图13是本专利技术实施例中肌酐生物传感器测定PBS溶液中肌酐的相对响应图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高电化学传感器稳定性的方法，其特征是，包括如下步骤：S1、制造电化学传感器；S2、在电化学传感器的工作电极上固定生物敏感分子酶；S3、在生物敏感分子酶表面设置固定剂；S4、在固定剂表面增加保护膜，使得保护膜沉积在工作电极上，以提高电化学传感器的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种提高电化学传感器稳定性的方法，其特征是：制造所述电化学传感器的方法包括微纳加工方法和丝网印刷方法；所述电化学传感器为由参比电极、工作电极和对电极组成的三电极体系，或为由工作电极、参比电极组成的双电极体系，或为由工作电极、对电极组成的双电极体系；工作电极为金、铂、碳中的一种或多种复合。3.根据权利要求2所述的一种提高电化学传感器稳定性的方法，其特征是：三电极体系的微纳加工方法如下：(1)工作电极、对电极：微纳加工方法蒸镀或者溅射，得到纳米层的金或者铂，然后在上面电镀产生普鲁士蓝层，得到了金/普鲁士蓝电极，或者铂/普鲁士蓝电极；(2)参比电极：溅射、或者蒸镀产生银电极，然后在氯化铁溶液中部分银通过化学反应生成氯化银，得到了银/氯化银电极；双电极体系的微纳加工方法如下：(1)工作电极：微纳加工方法蒸镀或者溅射，得到纳米层的金或者铂，然后在上面电镀产生普鲁士蓝层，得到了金/普鲁士蓝电极，或者铂/普鲁士蓝电极；(2)参比/对电极：溅射、或者蒸镀产生银电极，然后在氯化铁溶液中部分银通过化学反应生成氯化银，得到了银/氯化银电极。4.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔悦，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：