本发明专利技术公开了一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，属电分析化学检测技术领域。该电极的制备是先将硒杂二茂铁修饰在玻碳电极表面，再将葡萄糖氧化酶和牛血清白蛋白与戊二醛交联后修饰在硒杂二茂铁层上，在0～4℃下干燥18～24h，在电极表面形成一层均匀的复合膜，即制得修饰玻碳电极。本发明专利技术主要是利用硒杂二茂铁为电子媒介体，促进电极与酶反应层之间的电子传递，制备得到的葡萄糖电极直接用于葡萄糖浓度的快速测定，催化性能好，稳定性高，对葡萄糖的检测灵敏度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以硒杂二茂铁衍生物和葡萄糖氧化酶为关键修饰物的葡萄糖电极及其制备方法和应用，属于电分析化学检测
技术介绍
生物传感器是由生物识别原件和换能器两个部分组成的分析工具或系统，其中生物识别元件包括酶、抗体、微生物等生物活性物质。这些活性物质被固定在一定基质里，并且与适当的转换器密切接触。当被测物通过扩散进入到生物敏感膜层中，经分子识别、发生生化反应以后，所产生的信息被相应的换能器转化为定量的物理信号如光、电等，从而实现对特定底物的快速检测。电化学生物传感器是以电化学传感器作为基础电极与生物活性材料组成的生物传感器，简称生物电极。电化学生物传感器主要包括酶电极、微生物电极、免疫电极、组织电极、细胞器电极和DNA电极等，其中酶电极的发展在生物传感器领域最具有代表性。生物传感器的研究经历了三个发展阶段即第一代生物传感器以氧为中继体的电催化，第二代生物传感器基于人造媒介体的电催化，第三代生物传感器的直接电催化。利用人为加入具有电催化作用的电子媒介体，在酶与电极之间传递电子是第二代生物传感器的一大特点，其中电子媒介体的性质是传感器性能的决定性因素之一。但是，现有葡萄糖电极稳定性差，灵敏度不高，亟需一种催化性能好，稳定性高，对葡萄糖的检测灵敏度显著提高的葡萄糖电极。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，具体利用硒杂二茂铁、葡萄糖氧化酶共同修饰的玻碳电极作为葡萄糖传感器。本专利技术通过硒杂二茂铁良好的氧化还原作用降低传感器的工作电压，显著提高传感器对葡萄糖的响应灵敏度。本专利技术的另一个目的是提供该葡萄糖电极的制备方法。本专利技术的目的是通过以下方式实现的一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，该葡萄糖电极包括媒介体层和酶反应层，所述的媒介体层为硒杂二茂铁媒介体层，其中，媒介体硒杂二茂铁选用FcSeSeFc、 FcSeCH2SeFc和FcS^中的一种，硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的8 % 9. 6%。媒介体复合修饰剂是用硒杂二茂铁乙腈溶液、表面活性剂水溶液和Nafion水溶液混合制备得到。所述的表面活性剂优选为聚乙烯基吡咯烷酮、司班60、吐温20或OP中的一种，质量百分含量为媒介体复合修饰剂的2. 7% 12. 5%。所述的Nafion水溶液中 Nafion质量百分含量为媒介体复合修饰剂的1. 35% 8. 33%。本专利技术所述的酶反应层由葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、牛血清白蛋白与戊二醛交联制备得到。酶反应层优选由体积比为1 3 2 3 1 2的葡萄糖氧化酶溶液、质量百分浓度为的牛血清白蛋白溶液和质量百分浓度为的戊二醛溶液混合制成。葡萄糖氧化酶溶液是用pH 6. 0 7. 0的磷酸盐缓冲溶液制成2000 2500活力单位/ mL的葡萄糖氧化酶溶液；质量百分比浓度为的牛血清白蛋白溶液和质量百分比浓度为的戊二醛溶液分别用pH 6. 0 7. 0的磷酸盐缓冲溶液配制。一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极的制备方法，包括电极的预处理， 该方法包括以下步骤a.在预处理后的玻碳电极表面滴加硒杂二茂铁电子媒介体复合修饰剂，使其完全覆盖玻碳电极，晾干，得到表面覆盖电子媒介体硒杂二茂铁层的玻碳电极；硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的8% 9. 6%。b.将葡萄糖氧化酶和牛血清白蛋白与戊二醛交联后修饰在硒杂二茂铁层上，在 0 4°C下干燥18 Mh，在电极表面形成一层均勻的复合膜，即制得修饰玻碳电极。上述基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极的制备方法具体包括以下步骤a.在预处理后的玻碳电极上滴加硒杂二茂铁电子媒介体复合修饰剂，使其完全覆盖玻碳电极，晾干，得到表面覆盖电子媒介体层的玻碳电极；该硒杂二茂铁电子媒介体复合修饰剂是通过以下方法制备得到的选用 FcSeSeFc, FcSeCH2SeFc, FcSe3中的一种用乙腈配成硒杂二茂铁乙腈溶液；将硒杂二茂铁乙腈溶液、表面活性剂水溶液和Nafion水溶液混合；其中，硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的8% 9. 6% ；b.将葡萄糖氧化酶溶于pH 6. 0 7. 0的磷酸盐缓冲液中配成2000 2500活力单位/mL的葡萄糖氧化酶溶液；用pH 6. 0 7. 0的磷酸盐缓冲溶液分别配制成质量百分比浓度为的牛血清白蛋白溶液和质量百分比浓度为的戊二醛溶液；体积比为1 3 2 3 1 2的葡萄糖氧化酶溶液、牛血清白蛋白溶液与 1 %戊二醛溶液交联后，滴加在已覆盖电子媒介体层的玻碳电极上并使其完全覆盖，将电极在0 4°C下干燥18 24h。该方法中所述的表面活性剂为聚乙烯基吡咯烷酮、司班60、吐温20、0P中的一种， 质量百分含量为媒介体复合修饰剂的2. 7% 12. 5%。所述的Nafion水溶液中Nafion质量百分含量为媒介体复合修饰剂的1. 35% 8. 33%。该方法中所述的玻碳电极的预处理是通过以下步骤首先将玻碳电极抛光，再依次用粒径为1. 0 μ m、0. 3 μ m和0. 05 μ m的Al2O3水悬浮液抛光至镜面，最后依次在体积浓度为40 60%的HNO3水溶液、无水乙醇和蒸馏水中超声洗净。所述的媒介体复合修饰剂制备方法优选将质量浓度为0. 的硒杂二茂铁乙腈溶液、质量百分浓度为1 %的表面活性剂水溶液和质量浓度为5%的Nafion水溶液混合得到。本专利技术所采用的原料均市售可得。本专利技术利用在电极与酶反应层之间加入硒杂二茂铁衍生物作为电子媒介体。二茂铁是一种具有夹心结构的金属有机物，两个戊二烯环所夹的铁离子为正二价。作为氧化还原中心，二茂铁可以在多数溶液中发生多次可逆的单电子氧化还原反应，是一种理想的氧化还原修饰基团。通过实验发现，硒比氧原子具有更大的电负性，硒杂二茂铁衍生物比二茂铁具有更低的氧化还原电位和传递电子的能力。标准速率常数k°可以简单的理解为氧化还原电对对动力学难易程度的度量。一个具有较大k°值的体系将在较短时间内达到平衡，而k°值较小的体系达到平衡很慢。通过实验交流阻抗实验可得到Fc及Fc^^eFc、FcSeCH2SeFc, FcSe3作为媒介体的标准速率常数分别为4. 88X l(T5s/cm，9. 47Xl(T5s/cm， 7. 24X10-5s/cm,6. 38X 10_5s/cm，硒杂二茂铁衍生物具有更大的标准速率常数，更易发生氧化还原反应。本专利技术基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极可直接用于葡萄糖浓度的电化学测定。使用方法即测定方法如下将硒杂二茂铁修饰的玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，钼电极作为辅助电极，组成三电极体系；测定时，将所述修饰电极置于恒定速率搅拌的PH 7.0的磷酸盐缓冲液中，在工作电极上施加一定的电位，记录电流-时间曲线，当背景电流达到稳态后，用微量进样器加葡萄糖溶液样品，并记录电流响应。本专利技术方法制备得到的电极在不同的葡萄糖浓度下测定传感器对葡萄糖的电流响应(见图1)， 响应时间3-5秒，并在浓度0. 02 10. Ommol/L范围内，得到电流与葡萄糖浓度的线性关系曲线(见图2)，利用该线性关系曲线及相应的线性方程，可得葡萄糖溶液试样的浓度。与现有技术比较本专利技术的有益效果本专利技术的修饰电极运用了一种新的电子媒介体，它本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，该葡萄糖电极包括媒介体层和酶反应层，其特征在于所述的媒介体层为硒杂二茂铁媒介体层，其中，媒介体硒杂二茂铁选用ＦｃＳｅＳｅＦｃ、ＦｃＳｅＣＨ２ＳｅＦｃ和ＦｃＳｅ３中的一种，硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的８％～９．６％。
【技术特征摘要】
1.一种基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，该葡萄糖电极包括媒介体层和酶反应层，其特征在于所述的媒介体层为硒杂二茂铁媒介体层，其中，媒介体硒杂二茂铁选用 FcSeSeFc, FcSeCH2SeFc和Fde3中的一种，硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合修饰剂的 8% 9. 6%。2.根据权利要求1所述的基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，其特征在于媒介体复合修饰剂是用硒杂二茂铁乙腈溶液、表面活性剂水溶液和Nafion水溶液混合制备得到。3.根据权利要求2所述的基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，其特征在于所述的表面活性剂为聚乙烯基吡咯烷酮、司班60、吐温20或OP中的一种，质量百分含量为媒介体复合修饰剂的2. 7% 12. 5%。4.根据权利要求2所述的基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，其特征在于所述的Nafion水溶液中，Nafion质量百分含量为媒介体复合修饰剂的1. 35% 8. 33%。5.根据权利要求1所述的基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，其特征在于所述的酶反应层由葡萄糖氧化酶、牛血清白蛋白与戊二醛交联制备得到。6.根据权利要求5所述的基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极，其特征在于所述的酶反应层由体积比为1 3 2 3 1 2的葡萄糖氧化酶溶液、质量百分浓度为的牛血清白蛋白溶液和质量百分浓度为的戊二醛溶液混合制备得到；其中，葡萄糖氧化酶溶液是用PH 6. O 7. O的磷酸盐缓冲溶液制成2000 2500活力单位/mL的葡萄糖氧化酶溶液；质量百分比浓度为的牛血清白蛋白溶液和质量百分比浓度为的戊二醛溶液分别用pH 6. O 7. O的磷酸盐缓冲溶液配制。7.—种权利要求1所述的基于电子媒介体硒杂二茂铁的葡萄糖电极的制备方法，包括电极的预处理，其特征在于该方法包括以下步骤a.在预处理后的玻碳电极表面滴加硒杂二茂铁电子媒介体复合修饰剂，使其完全覆盖玻碳电极，晾干，得到表面覆盖电子媒介体硒杂二茂铁层的玻碳电极；硒杂二茂铁质量百分含量为媒介体复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈国松，耿燕，景苏，金青，黄颖，李成东，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84
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