一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法，该方法首先在电极表面制备纳米孔膜；然后通过静电吸附作用将首末端带正电的生物敏感分子固定在带负电的纳米孔膜上，形成生物敏感分子修饰电极。本发明专利技术首次提出将纳米孔膜用于电极修饰，利用纳米孔膜的纳米结构，可以增大电化学反应的接触面积，提升检测灵敏度；利用纳米孔膜的带电性，可以实现稳固的静电吸附，无需中间连接层的引入，减少电极修饰步骤，降低基础阻抗，增加检测精度，能够满足微量生化检测的要求。

Preparation of a biosensitive molecular modified electrode based on nanoscale membrane

The invention discloses a method for preparing a biological sensitive molecular nanoporous membrane modified electrode based on this method firstly prepared nanoporous film on the electrode surface; then by electrostatic adsorption of biological sensitive molecules at the end of the first positive fixed on the nanoporous membrane negatively charged, the formation of bio sensitive molecular modified electrode. The invention first proposed the nanoporous film modified electrodes using nano structure, nano pore membrane, the contact area can increase the electrochemical reaction, improve the detection sensitivity; using charged nanoporous membrane, can achieve stable electrostatic adsorption, introduced without the middle layer, reduce the electrode modification steps, reduce the foundation impedance. To increase the detection accuracy, which can meet the requirements of micro biochemical detection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法
本专利技术属于生物敏感分子修饰电极领域，尤其涉及一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法。
技术介绍
纳米孔膜主要指孔径为1～10nm、利用其表面所带电荷对离子等带电粒子进行分离的膜。目前常用的纳米孔膜制备技术有物理化学加工法和化学生长法，其中物理化学加工法结果好，较化学生长法孔膜直径均一和分布均匀，但操作要求高，需要较高的表面加工技术支持，而化学生长法可以较容易得得到超薄的纳米孔膜。纳米孔膜通常用作滤过作用，一是孔洞大小的物理过滤作用滤过不需要的大分子；二是孔壁所带电荷对阳离子或阴离子进行过滤。由于纳米结构可以很好的增大反应表面积，纳米孔膜特定的带电特性，对生化检测过程中电极表面的特异性修饰具有一定的指导意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法，包括以下步骤：(1)在初始电极上修饰纳米孔膜，具体包括以下子步骤：(1.1)清洗初始电极表面，去除表面杂质和氧化层；(1.2)在步骤(1.1)清洗过的电极表面生成带负电的纳米孔膜；(2)在步骤(1)生成的纳米孔膜上修饰首末端带正电的生物敏感分子，完成生物敏感分子与纳米孔膜的静电连接，形成生物敏感分子修饰电极。进一步地，所述步骤(1.1)中，清洗初始电极表面具体为：使用水、乙醇、丙酮分别冲洗初始电极表面若干次，再在稀盐酸中进行循环伏安法扫描(扫描电压：0—0.2V，扫描步径：50mV/s，扫描圈数：5-10)。进一步地，所述步骤(1.2)中，在电极表面生成带负电的纳米孔膜具体包括以下子步骤：(1.2.1)前驱体溶液制备：将0.16g十六烷基三甲基溴化铵、70ml蒸馏水、30ml乙醇、10μl质量分数为25％的浓氨水和80μl硅酸四乙酯溶液依次加入烧杯，每次加液需快速搅拌；(1.2.2)纳米孔通道生成反应：将前驱体溶液滴加到步骤(1.1)清洗过的电极表面，60℃加热2小时后，用大量水缓慢冲洗后氮气吹干，最后放在100℃烘箱中24h；(1.2.3)去模板形成纳米孔膜修饰的电极：用0.1M盐酸的乙醇溶液缓慢冲洗步骤(1.2.2)中的电极，除去残留的十六烷基三甲基溴化铵，形成纳米孔膜修饰的电极。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术首次提出将纳米孔膜用于电极修饰，利用纳米孔膜的纳米结构，可以增大电化学反应的接触面积，提升检测灵敏度；利用纳米孔膜的带电性，可以实现稳固的静电吸附，无需中间连接层的引入，减少电极修饰步骤，降低基础阻抗，增加检测精度。2、在生物敏感分子为多肽时，在首末端修饰带正电的氨基酸，不会影响多肽分子的稳定性和高活性，可以提升电极的抗干扰能力，延长电极使用时间，改善检测效果。3、该方法安全无污染、操作简便、选择性与稳定性好、通用性强、易于推广使用。附图说明图1是纳米孔膜多肽电极修饰的示意图；图2是纳米孔膜电极的循环伏安表征结果图；图3是不同多肽修饰电极方法的阻抗图谱；图4是初始电极电化学发光灰度图像图5是纳米孔膜静电吸附多肽修饰电极的电化学发光灰度图像；图6是硝酸纤维素膜物理吸附多肽修饰电极的电化学发光灰度图像；图7是使用纳米孔膜静电吸附多肽修饰电极检测TNT得到的图像RGB以及灰度与TNT浓度的关系图；图8是使用硝酸纤维素膜物理吸附多肽修饰电极检测TNT得到的图像RGB以及灰度与TNT浓度的关系图；图9是纳米孔膜静电吸附多肽修饰电极与硝酸纤维素膜物理吸附多肽修饰电极用于TNT检测的对比图。图中，初始电极1、纳米孔膜2、首末端带正电的生物敏感分子3、被测分子4。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术作详细描述，但并不是限制本专利技术。本专利技术提供的一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法，可以实现纳米孔膜静电吸附层用于生物敏感分子的稳固修饰，该制备方法包括以下步骤：(1)在初始电极上修饰纳米孔膜，具体包括以下子步骤：(1.1)清洗初始电极(1)表面，去除表面杂质和氧化层；(1.2)在步骤(1.1)清洗过的电极表面生成带负电的纳米孔膜(2)；(2)在步骤(1)生成的纳米孔膜上修饰首末端带正电的生物敏感分子，完成生物敏感分子与纳米孔膜的静电连接，形成生物敏感分子修饰电极。进一步地，所述步骤(1.1)中，清洗初始电极表面具体为：使用水、乙醇、丙酮分别冲洗初始电极表面若干次，再在稀盐酸中进行循环伏安法扫描(扫描电压：0—0.2V，扫描步径：50mV/s，扫描圈数：5-10)。进一步地，所述步骤(1.2)中，在电极表面生成带负电的纳米孔膜具体包括以下子步骤：(1.2.1)前驱体溶液制备：将0.16g十六烷基三甲基溴化铵、70ml蒸馏水、30ml乙醇、10μl质量分数为25％的浓氨水和80μl硅酸四乙酯溶液依次加入烧杯，每次加液需快速搅拌；(1.2.2)纳米孔通道生成反应：将前驱体溶液滴加到步骤(1.1)清洗过的电极表面，60℃加热2小时后，用大量水缓慢冲洗后氮气吹干，最后放在100℃烘箱中24h；(1.2.3)去模板形成纳米孔膜修饰的电极：用0.1M盐酸的乙醇溶液缓慢冲洗步骤(1.2.2)中的电极，除去残留的十六烷基三甲基溴化铵，形成纳米孔膜修饰的电极。实施例1本实施例中，生物敏感分子选用TNT特异性多肽但不限于此，初始电极选用电化学柔性导电电极，如图1所示，主要是在初始电极1表明制备纳米孔膜2；然后在带负电的纳米孔膜2内通过静电吸附效应连接首末端带正电的生物敏感分子3；最终特异性捕获被测分子4。具体实现过程如下：(1)在初始电极上修饰纳米孔膜，具体包括以下子步骤：(1.1)初始电极的制备，包括以下步骤：(1.1.1)在柔性材料基底上铺设导电银层，并在100℃烘箱内热固化1h；(1.1.2)使用绝缘油墨，在导电银层中间铺设绝缘防水层，并在100℃烘箱内热固化5min；(1.1.3)使用导电油墨(碳或金)，在导电银层前端形成导电电极，并在100℃烘箱内热固化10min；(1.2)清洗初始电极表面，去除表面杂质和氧化层：使用水、乙醇、丙酮分别冲洗初始电极表面若干次，再在稀盐酸中进行循环伏安法扫描(扫描电压：0—0.2V，扫描步径：50mV/s，扫描圈数：5-10)；(1.3)在步骤(1.2)清洗过的电极表面生成带负电的纳米孔膜：(1.3.1)前驱体溶液制备：将0.16g十六烷基三甲基溴化铵、70ml蒸馏水、30ml乙醇、10μl质量分数为25％的浓氨水和80μl硅酸四乙酯溶液依次加入烧杯，每次加液需快速搅拌；(1.3.2)纳米孔通道生成反应：将前驱体溶液滴加到步骤(1.2)清洗过的电极表面，60℃加热2小时后，用大量水缓慢冲洗后氮气吹干，最后放在100℃烘箱中24h；(1.3.3)去模板形成纳米孔膜修饰的电极：用0.1M盐酸的乙醇溶液缓慢冲洗步骤(1.3.2)中的电极，除去残留的十六烷基三甲基溴化铵CTAB，形成纳米孔膜修饰的电极，如图2所示，CTAB封闭的纳米孔膜相较于空白电极导电性急剧下降，去模板之后形成的纳米孔膜修饰电极导电性明显增强，但相较于空白电极，由于修饰层的引入，导电性有些许下降，但并不影响检测要求；(2)在TNT特异性多肽分子的首末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在初始电极上修饰纳米孔膜，具体包括以下子步骤：(1.1)清洗初始电极表面，去除表面杂质和氧化层；(1.2)在步骤(1.1)清洗过的电极表面生成带负电的纳米孔膜；(2)在步骤(1)生成的纳米孔膜上修饰首末端带正电的生物敏感分子，完成生物敏感分子与纳米孔膜的静电连接，形成生物敏感分子修饰电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在初始电极上修饰纳米孔膜，具体包括以下子步骤：(1.1)清洗初始电极表面，去除表面杂质和氧化层；(1.2)在步骤(1.1)清洗过的电极表面生成带负电的纳米孔膜；(2)在步骤(1)生成的纳米孔膜上修饰首末端带正电的生物敏感分子，完成生物敏感分子与纳米孔膜的静电连接，形成生物敏感分子修饰电极。2.根据权利要求1所述的一种基于纳米孔膜的生物敏感分子修饰电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1.1)中，清洗初始电极表面具体为：使用水、乙醇、丙酮分别冲洗初始电极表面若干次，再在稀盐酸中进行循环伏安法扫描(扫描电压：0—0.2V，扫描步径：50mV/s，扫描圈数：5-10)。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清君，李爽，张旦华，刘磊，卢妍利，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33