一种酶修饰电化学电极及其制备方法与超薄镀酶装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种酶修饰电化学电极及其制备方法与超薄镀酶装置，所述酶修饰电化学电极包括基体电极及基体电极表面的酶镀层；所述酶镀层的厚度为10nm～300nm，所述酶修饰电化学电极对惰性底物的检测范围为0.01μmol/L～50mmol/L。本发明专利技术所述酶修饰电化学电极的酶耗量较低，生产成本较低，利于大规模推广使用；所述酶修饰电化学电极的酶镀层厚度为纳米级，对底物的响应快，响应延迟时间为微秒级；所述酶修饰电化学电极的酶镀层对基体电极的尺寸改变很小，有利于酶修饰电化学电极在微米级与纳米级场景下的使用；所述酶修饰电化学电极的寿命较长且易保存。命较长且易保存。命较长且易保存。

【技术实现步骤摘要】
一种酶修饰电化学电极及其制备方法与超薄镀酶装置


[0001]本专利技术属于
，涉及一种酶修饰电化学电极，尤其涉及一种酶修饰电化学电极及其制备方法与超薄镀酶装置。

技术介绍

[0002]酶基电化学电极是当前生命科学研究中针对电化学惰性物质进行检测分析的重要工具。借助在电极表面修饰的特异性酶涂层，可催化惰性底物产生具有电化学活性的产物，具有电化学活性的产物可作为报告分子在酶基电化学电极表面发生电化学反应并产生信号，从而获得与惰性底物相关的浓度变化信息。
[0003]传统酶基电化学电极的酶涂层修饰方法是将生物酶与交联剂均匀混合后通过浸润等方式涂覆至电极表面。首先，这一方法对使用者的操作能力要求较低，但酶的消耗量较大导致电极的制作成本较高，尤其是针对如谷氨酸氧化酶等单价本已较高的酶而言。其次，常用的交联剂材料(如戊二醛等)对生物酶具有一定毒性，在修饰过程中往往会影响酶分子的活性，影响电极的敏感性。另外，传统的酶涂层修饰方法耗时较长，为了将生物酶稳固的修饰于电极表面，需要反复地把电极浸入含酶液滴中，直到电极表面的可见酶涂层不会在因浸入含酶液滴时溶解为止，通常需要重复20次以上，一个电极的修饰耗时通常在5～15分钟。另外，在传统的酶涂层修饰实际操作中，随着操作时间变长，含有生物酶和交联剂的液滴的粘稠度不断增大，导致涂覆于电极表面的酶量不可控，难以实现电化学电极底物敏感化的均一性，影响电极的品控。最后，基于传统的酶涂层修饰方式，在电化学电极表面形成的酶涂层厚度通常在2μm以上，2μm以上的厚度一方面限制了此类酶基电极在微观至纳观水平记录场景下的应用，另一方面，较厚的酶涂层也导致电极对底物的检测响应较慢。
[0004]CN101196487A公开了一种电沉积壳聚糖
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离子液体
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酶复合膜制备修饰电极的方法，制备修饰时将电极作为阴极置入含壳聚糖、离子液体和酶的酸性溶液中，通电进行电沉积，壳聚糖、离子液体和酶附着在阴电极表面，得到修饰电极。但是，该电沉积壳聚糖
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离子液体
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酶复合膜制备修饰电极的方法制备的厚度较大，限制了修饰电极在微观至纳观水平记录场景下的应用，且对惰性底物的检测响应较慢。
[0005]CN111172571A公开了一种电沉积制备有机
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无机杂化纳米花的方法，涉及酶固定化
本专利技术将稀土硝酸盐水溶液与生物酶和硝酸盐混合，得到混合液；所述稀土硝酸盐中的稀土离子为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb和Y离子中的一种或几种；所述生物酶为α
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淀粉酶、辣根过氧化物酶或漆酶；然后采用三电极体系对所得混合液进行电沉积，在工作电极表面沉积得到电沉积薄膜；再将电沉积薄膜依次进行洗涤和干燥，得到有机
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无机杂化纳米花。但是，该电沉积制备有机
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无机杂化纳米花的方法采用较为复杂的三电极体系，操作过程较为复杂。
[0006]CN102175736A公开了一种检测杂色曲霉素的酶电极及其制备方法，以及以其为基底电极固定黄曲霉毒素氧化酶组装的用于检测杂色曲霉素的生物传感器。在金电极表面先自组装上L
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半胱氨酸功能膜，再插入到杂合普鲁士蓝电沉积工作液中，采用恒电位法即可
制备普鲁士蓝杂合电极。采用碳纳米管作为电子传递体，将其均匀分散在壳聚糖溶液中，作为包埋黄曲霉毒素氧化酶的载体，再将壳聚糖
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黄曲霉毒素氧化酶
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碳纳米管混合膜组装到杂合普鲁士蓝修饰电极表面，就制成了用于检测杂色曲霉素的生物传感器。但是，该检测杂色曲霉素的酶电极的制备方法复杂且制造成本较高，不适宜大规模推广使用。
[0007]目前公开的酶修饰电化学电极及其制备方法都有一定的缺陷，存在着制备成本较高、操作时间较长、基体电极表面的酶含量不可控、对惰性底物的相应较慢、难以在微米及纳米级的场景下应用。因此，开发设计一种新型的酶修饰电化学电极及其制备方法与超薄镀酶装置至关重要。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种酶修饰电化学电极及其制备方法与超薄镀酶装置，本专利技术所述酶修饰电化学电极的酶耗量较低，生产成本较低，利于大规模推广使用；所述酶修饰电化学电极的酶镀层厚度为纳米级，对底物的响应快，响应延迟时间为微秒级；所述酶修饰电化学电极的酶镀层对基体电极的尺寸改变很小，有利于酶修饰电化学电极在微米级与纳米级场景下的使用；所述酶修饰电化学电极的寿命较长且易保存。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种酶修饰电化学电极，所述酶修饰电化学电极包括基体电极及基体电极表面的酶镀层；
[0011]所述酶镀层的厚度为10nm～300nm，所述酶修饰电化学电极对惰性底物的检测范围为0.01μmol/L～50mmol/L。
[0012]本专利技术限定了酶镀层的厚度为10nm～300nm，例如可以是10nm、20nm、30nm、50nm、80nm、100nm、120nm、150nm、200nm或300nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]本专利技术限定了酶修饰电化学电极对惰性底物的检测范围为0.01μmol/L～50mmol/L，例如可以是0.1μmol/L、0.2μmol/L、0.5μmol/L、1μmol/L、5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L、50μmol/L、80μmol/L、0.1mmol/L、0.2mmol/L、0.3mmol/L、0.4mmol/L、0.5mmol/L、0.6mmol/L、0.7mmol/L、0.8mmol/L、0.9mmol/L、1mmol/L、1.2mmol/L、1.5mmol/L、1.7mmol/L、2mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、10mmol/L、12mmol/L、15mmol/L、17mmol/L、20mmol/L、22mmol/L、25mmol/L、30mmol/L、35mmol/L、40mmol/L、45mmol/L或50mmol/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术所述惰性底物包括谷氨酸、葡萄糖、乙醇、天门冬氨酸、丙酮酸、赖氨酸、乳酸或乙酰胆碱中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括谷氨酸与葡萄糖的组合，乙醇与天门冬氨酸的组合，天门冬氨酸与丙酮酸的组合，丙酮酸与赖氨酸的组合，乳酸与乙酰胆碱的组合，葡萄糖与乳酸的组合，乳酸与乙酰胆碱的组合，谷氨酸、葡萄糖与乳酸的组合，或谷氨酸、葡萄糖、乳酸与乙酰胆碱的组合。
[0015]本专利技术所述酶修饰电化学电极的酶耗量较低，生产成本较低，利于大规模推广使用；所述酶修饰电化学电极的酶镀层厚度为纳米级，对底物的响应快，响应延迟时间为微秒级；所述酶修饰电化学电极的酶镀层对基体电极的尺寸改变很本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酶修饰电化学电极，其特征在于，所述酶修饰电化学电极包括基体电极及基体电极表面的酶镀层；所述酶镀层的厚度为10nm～300nm，所述酶修饰电化学电极对惰性底物的检测范围为0.01μmol/L～50mmol/L。2.根据权利要求1所述的酶修饰电化学电极，其特征在于，所述酶镀层的厚度为100nm～300nm；优选地，所述酶修饰电化学电极对惰性底物的检测范围为0.01μmol/L～100μmol/L。3.一种如权利要求1或2所述酶修饰电化学电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：以基体电极为工作电极，与辅助电极构成二电极体系，在含酶溶液中进行电沉积，得到酶修饰电化学电极。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基体电极包括铂电极、金电极、铂的合金电极、金的合金电极或玻碳电极中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述辅助电极的材质包括铂、金或银中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述含酶溶液由酶溶液与壳聚糖溶液混合得到；优选地，所述酶溶液的溶质包括谷氨酸氧化酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶或乙酰胆碱酶中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酶溶液与壳聚糖溶液的体积比为(0.8～1.2):1；优选地，所述酶溶液的浓度为10unit/mL～500unit/mL；优选地，所述壳聚糖溶液的质量浓度为0.5％w/v～2.0％w/v；优选地，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：申雪峰，孙坚原，赵帅男，李超，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：