纳米金-原卟啉钴（Ⅱ）高灵敏检测H2O2电化学传感器的构建及应用制造技术

本发明专利技术公开了纳米金‑原卟啉钴(Ⅱ)高灵敏检测H2O2电化学传感器的构建及应用，具体涉及一种纳米金‑原卟啉钴(Ⅱ)(PEI‑AuNPs‑CoPP)仿生酶及其制备的电化学传感器和应用，属于生物分析技术领域。本发明专利技术利用PEI的还原性和稳定性制备出纳米金，并通过酰胺键与原卟啉钴(Ⅱ)相结合制备出纳米金‑原卟啉钴(Ⅱ)，利用所制备的纳米复合材料修饰玻碳电极，成功建立了灵敏、特异性检测过氧化氢的传感器；检测线性范围：50～280amol/L，相关系数为0.994，检出限7.262amol/L，连续存放七天后稳定性达到初始值96.3％，抗干扰性达到96.7～104.6％，为后期应用于医学领域葡萄糖的检测奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)高灵敏检测H2O2电化学传感器的构建及应用
本专利技术涉及一种H2O2传感器的构建及其应用，具体涉及一种纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)(PEI-AuNPs-CoPP)仿生酶及其制备的电化学传感器和应用，属于生物分析

技术介绍
过氧化氢作为一种重要的生物标志物，在各种生物过程、环境传感、临床分析、食品安全等方面发挥着重要作用。人体内过量的H2O2可能会导致动脉粥样硬化、帕金森病、心肌梗死和阿尔茨海默症等疾病，因此开发出灵敏度高、选择性好、操作简便的H2O2电化学传感器，高效便捷的检测H2O2的含量，在医学、生理学、病理学等领域具有重要的意义。纳米技术的迅速发展也为新型仿生材料的制备带来了很大的发展空间，在众多纳米粒子中，纳米金(PEI-AuNPs)因具有生物相容性好、化学稳定性高、导电性强等优良性能而备受关注。例如，在仿生材料固定方面，纳米金粒子因具有比表面积大和稳定性好的特点为酶、抗体、DNA等提供了优良的固定平台。目前纳米金的制备大多是基于HAuCl4的还原反应。研究表明以聚乙烯亚胺(PEI)作为还原剂和稳定剂来制备纳米金颗粒，合成方法简单，反应条件温和，符合绿色化学理念。目前常用的过氧化氢的检测方法有很多，如分光光度法、光谱法、化学发光法和电化学法。其中电化学的方法因检测灵敏，精确度高，成本低廉，操作简单等优点得到了广泛的应用。本专利技术中的纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)电化学传感器具有灵敏度高、选择性好、检测限低等优点，可用于低浓度的H2O2检测。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)高灵敏检测H2O2电化学传感器的构建及应用。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶，制备方法为：(1)将CoPP溶于DMF中制成浓度为0.1mmol/L的CoPP溶液；(2)将CoPP溶液与纳米金溶液以体积比1.2:1的比例混合，搅拌1h；(3)搅拌后，离心；(4)弃上清液，洗涤沉淀，并离心；(5)弃上清液，将沉淀真空干燥，干燥后加入甲醇，4℃保存备用。纳米金溶液的制备方法为：称取2.06gPEI与340μL质量分数2％的HAuCl4溶液混合，再加入1960mL超纯水，边搅拌边间歇式升温加热到80℃，观察溶液颜色变化，当溶液变为浅宝石红色时，停止加热，继续搅拌至室温，即得。间歇式升温为：由室温升温至80℃，每升温5℃，保温1-2min。步骤(3)中离心的温度为4℃，转速为14000rpm，时间为75-85min。步骤(4)中离心的温度为4℃，转速为14000rpm，时间为40-50min。一种纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶在制备H2O2电化学传感器中的应用。一种基于纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶制备H2O2电化学传感器的方法，具体制备方法为：(1)电极的清洗：将玻碳电极打磨至镜面，再放入超声波清洗器中，分别用去超纯水、无水乙醇、超纯水清洗，氮气吹干，备用；(2)电极的修饰：将纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶滴加在玻碳电极表面，真空干燥。真空干燥的温度为45℃，时间为10-30min。一种上述制备的电化学传感器在检测过氧化氢中的应用。原卟啉钴(Ⅱ)的制备方法参照“七(正丁硫基)-在(正丁氧基)四氮杂金属卟啉活化分子氧催化氧化苯甲醇的性能研究”(周文耀等，化学与生物工程，2017，34(6)：22-27)中钴配合物(Co(Ⅱ)Pz(SBu)7(OBu))的合成方法。本专利技术电化学传感器的制备方法和检测原理示意图如图1所示。本专利技术的有益效果：1、PEI对金粒子具有较好的还原性和稳定性，使制备得到的纳米金粒径小且分布均匀，可防止纳米金颗粒的沉聚，并且该方法操作简便，反应条件温和。2、纳米金粒子具有优良的稳定性、导电性、生物相容性且比表面积较大，促使电子在电极与缓冲液之间快速传递，提高了本传感器的灵敏度。3、纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)与过氧化氢发生氧化还原反应，产生电信号，该传感器具有灵敏度高、选择性好、稳定性强等优点。4、利用PEI的还原性和稳定性制备出纳米金，并通过酰胺键与原卟啉钴(Ⅱ)相结合制备出纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)，利用所制备的纳米复合材料修饰玻碳电极，成功建立了灵敏、特异性检测过氧化氢的传感器；检测线性范围：50～280amol/L，相关系数为0.994，检出限7.262amol/L，连续存放七天后稳定性达到初始值96.3％，抗干扰性达到96.7～104.6％，为后期应用于医学领域葡萄糖的检测奠定了基础。附图说明图1为本专利技术电化学传感器的制备方法和检测原理示意图。图2(a)为纳米金的紫外-可见吸收光谱。图2(b)为纳米金的TEM图。图3为原卟啉和原卟啉钴(Ⅱ)的紫外-可见吸收光谱。图4(a)为纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)的FTIR光谱。图4(b)为纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)的TEM图。图5为不同修饰电极对电流信号的影响。图6为不同修饰电极的接触角；图中，(a)：裸电极(b)：PEI-AuNPs(c)：CoPP(d)：PEI-AuNPs-CoPP。图7(a)为不同扫描速率对电流信号的影响。图7(b)为峰值电流与扫描速率(V/s)的关系。图8为峰值电流与pH的关系。图9为峰值电流与修饰量的关系。图10为峰值电流与修饰时间的关系。图11(a)为不同H2O2浓度对电流信号的影响(H2O2浓度分别为50、75、100、125、150、175、205、225、280amol/L)。图11(b)为峰值电流与H2O2浓度C(amol/L)的关系(H2O2浓度分别为50、75、100、125、150、175、205、225、280amol/L)。图12为加入干扰物质前后，传感器峰电流的变化(a1、b1、c1、d1为H2O2，a2为H2O2+多巴胺，b2为H2O2+抗坏血酸，c2为H2O2+尿酸，d2为H2O2+葡萄糖)。图13为传感器的稳定性结果。图14为传感器的重复性结果。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。实施例1：纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)(PEI-AuNPs-CoPP)仿生酶的合成：(1)称取2.06g聚乙烯亚胺(PEI)与340μL质量分数2％的氯金酸(HAuCl4)溶液混合，再加入1960mL超纯水，边搅拌边间歇式升温加热到80℃，保温，观察溶液颜色变化，当溶液变为浅宝石红色时，停止加热，继续搅拌至室温，即得到纳米金(PEI-AuNPs)的溶液，于4℃下避光储存备用；(2)将原卟啉钴(Ⅱ)(CoPP)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中制成浓度为0.1mmol/L的CoPP溶液；(3)将4.8mLCoPP溶液与4mL纳米金溶液混合，并将混合液在磁力搅拌器上搅拌1h；(4)搅拌后，将混合液转移至离心管中，在4℃下14000rpm离心80min；(5)离心后，弃去上清液，再向离心管中加入1.0mL的超纯水洗涤沉淀，并在4℃下14000rpm离心40min；(6)离心后，弃去上清液，将沉淀在室温下真空干燥，干燥后向离心管中后加入150μL甲醇，4℃保存备用。间歇式升温方法为：由室温升温至80℃，每升温5℃，保温2min。纳米金的结构表征：(1)紫外-可见吸收光谱表征采用UV-3600Plus(SHIMADZU，日本)紫外-可见吸收光谱仪表征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金‑原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，制备方法为：(1)将CoPP溶于DMF中制成浓度为0.1mmol/L的CoPP溶液；(2)将CoPP溶液与纳米金溶液以体积比1.2:1的比例混合，搅拌1h；(3)搅拌后，离心；(4)弃上清液，洗涤沉淀，并离心；(5)弃上清液，将沉淀真空干燥，干燥后加入甲醇，4℃保存备用。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，制备方法为：(1)将CoPP溶于DMF中制成浓度为0.1mmol/L的CoPP溶液；(2)将CoPP溶液与纳米金溶液以体积比1.2:1的比例混合，搅拌1h；(3)搅拌后，离心；(4)弃上清液，洗涤沉淀，并离心；(5)弃上清液，将沉淀真空干燥，干燥后加入甲醇，4℃保存备用。2.根据权利要求1所述的纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，纳米金溶液的制备方法为：称取2.06gPEI与340μL质量分数2％的HAuCl4溶液混合，再加入1960mL超纯水，边搅拌边间歇式升温加热到80℃，观察溶液颜色变化，当溶液变为浅宝石红色时，停止加热，继续搅拌至室温，即得。3.根据权利要求2所述的纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，间歇式升温为：由室温升温至80℃，每升温5℃，保温1-2min。4.根据权利要求1所述的纳米金-原卟啉钴(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，步骤(3)中离...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文彬，司富春，程迪，杨怀霞，刘艳菊，郝露露，石新昌，傅梓莹，
申请(专利权)人：河南中医药大学，
类型：发明
国别省市：河南,41