一种聚乙烯醇‑聚乙二醇‑海藻酸钠复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯醇‑聚乙二醇‑海藻酸钠复合材料的制备方法及其应用。本发明专利技术制备的Mb‑聚乙烯醇‑聚乙二醇‑海藻酸钙微球复合薄膜具有更加稳定均匀的微球结构和更高的含水率，为Mb提供了一个更加稳定、温和的多水缓冲环境，促进了电子的转移。本发明专利技术在原有多孔海藻酸钙（CA）膜修饰电极的基础上通过引入新物质，探究了肌红蛋白（Mb）如何更加稳定的通过薄膜固定在电极表面，构造出一种含水率高、稳定性好、电化学性能优良的电化学生物传感器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学生物传感器
，尤其涉及一种聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
发展至今，生物传感器已发展了三代，其中第三代生物传感器是以氧化还原蛋白质和酶与电极间发生的电子转移为特征，它不仅简化了传感器的装置，而且克服了第一代与第二代生物传感器在生物组分检测方面的局限性，从而提高了传感器的性能。具有生物兼容性的新型材料在构造第三代生物传感器中的应用不仅为在体检测提供了可能，同时也为生物体内各复杂物质之间的相互作用和电子传递机制的探究提供了有利平台。然而，第三代生物传感器在研制中也遇到了一些障碍：比如酶和蛋白质的活性中心通常深埋于蛋白质的内部，和电极表面之间存在较远的距离，受酶和蛋白质的定位、构象等因素的影响，酶和蛋白质的活性中心与电极间的直接电子传递（DET）较难实现。另外一点，酶与蛋白质非常容易变性甚至失活，固载到电极表面后通常难以保持长期稳定性。为了构造具有良好性能的生物传感器来实现酶和电极间有效的DET，一个有效的方法就是构造一个温和、适宜的生物传感界面，而在构筑生物传感界面的过程中，修饰材料与构造方法的选择至关重要。
技术实现思路
为了解决现有的电化学生物传感器存在的不足，本专利技术在原有多孔海藻酸钙（CA）膜修饰电极的基础上通过引入新物质，探究了肌红蛋白（Mb）如何更加稳定的通过薄膜固定在电极表面，构造出一种含水率高、稳定性好、电化学性能优良的电化学生物传感器。对第三代新型电化学生物传感器的构造及优化是本专利技术研究的主要内容，选用合适的新材料用于构造更加新颖且实用的电化学生物传感界面，使蛋白质、酶在修饰电极表面的电化学方面的性质得以更好地研究。本专利技术采取的技术方案是：本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料的制备方法的具体步骤如下：配制浓度为0.01-0.05g/ml的海藻酸钠溶液，浓度为0.01-0.05g/ml的聚乙二醇溶液，浓度为0.01-0.05g/ml的聚乙烯醇溶液，浓度为0.1-0.5g/ml的CaCl2溶液；将配制好的海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液和聚乙烯醇溶液混合，然后滴入CaCl2溶液中，海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液，聚乙烯醇溶液和CaCl2溶液的体积比为1-3:5-10:3-9:10-20，在室温下轻微搅动10min使之发生交联，得到本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料。优选：配制浓度为0.02g/ml的海藻酸钠溶液，浓度为0.02g/ml的聚乙二醇溶液，浓度为0.02g/ml的聚乙烯醇溶液，浓度为0.1g/ml的CaCl2溶液；海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液，聚乙烯醇溶液和CaCl2溶液的体积比为2:8:6:16。本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料可以用于制备Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极。具体步骤如下：将本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料均匀涂布在打磨干净的玻碳电极表面，将电极罩起，使修饰电极薄膜中含有的水分在密闭的室温条件下进行缓慢蒸发，薄膜充分晾干之后，用二次水将多余的CaCl2洗掉，然后室温条件下晾干，便形成了聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜；然后，在聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜上涂布Mb溶液，干燥后便可获得Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极。Mb溶液的浓度为0.5-2mg/ml，权利要求1或2制备的复合材料与Mb溶液的体积比为5-20:5。优选：Mb溶液的浓度为1mg/ml，权利要求1或2制备的复合材料与Mb溶液的体积比为10:5。本专利技术的积极效果如下：本专利技术制备的Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合薄膜具有更加稳定均匀的微球结构和更高的含水率，为Mb提供了一个更加稳定、温和的多水缓冲环境，促进了电子的转移。本专利技术制备的Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极具有含水率高、稳定性好、电化学性能优良的优点。附图说明图1为聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜的SEM图。图2为Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜的SEM图。图3图为不同电极EIS谱的Niquist图；（a）空白GCE，（b）Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极，（c）多孔CA膜修饰电极。实验溶液：含有5.0mML-1[Fe(CN)6]3-/4-的pH为7.0的缓冲溶液。插图为Randles等效电路图。具体实施方式下面的实施例是对本专利技术的进一步详细描述。实施例1本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料的制备方法的具体步骤如下：配制浓度为0.01g/ml的海藻酸钠溶液，浓度为0.05g/ml的聚乙二醇溶液，浓度为0.01g/ml的聚乙烯醇溶液，浓度为0.5g/ml的CaCl2溶液；将配制好的海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液和聚乙烯醇溶液混合，然后滴入CaCl2溶液中，海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液，聚乙烯醇溶液和CaCl2溶液的体积比为1:10:3:20，在室温下轻微搅动10min使之发生交联，得到本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料。本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料可以用于制备Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极。具体步骤如下：将本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料均匀涂布在打磨干净的玻碳电极表面，将电极罩起，使修饰电极薄膜中含有的水分在密闭的室温条件下进行缓慢蒸发，薄膜充分晾干之后，用二次水将多余的CaCl2洗掉，然后室温条件下晾干，便形成了聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜；然后，在聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜上涂布Mb溶液，干燥后便可获得Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极。Mb溶液的浓度为0.5mg/ml，复合材料与Mb溶液的体积比为20:5。实施例2本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料的制备方法的具体步骤如下：配制浓度为0.05g/ml的海藻酸钠溶液，浓度为0.01g/ml的聚乙二醇溶液，浓度为0.05g/ml的聚乙烯醇溶液，浓度为0.1g/ml的CaCl2溶液；将配制好的海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液和聚乙烯醇溶液混合，然后滴入CaCl2溶液中，海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液，聚乙烯醇溶液和CaCl2溶液的体积比为3:5:9:10，在室温下轻微搅动10min使之发生交联，得到本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料。本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料可以用于制备Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极。具体步骤如下：将本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料均匀涂布在打磨干净的玻碳电极表面，将电极罩起，使修饰电极薄膜中含有的水分在密闭的室温条件下进行缓慢蒸发，薄膜充分晾干之后，用二次水将多余的CaCl2洗掉，然后室温条件下晾干，便形成了聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜；然后，在聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜上涂布Mb溶液，干燥后便可获得Mb-聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钙微球复合膜修饰电极。Mb溶液的浓度为2mg/ml，复合材料与Mb溶液的体积比为5:5。实施例3本专利技术的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料的制备方法的具体步骤如下：配制浓度为0.02g/ml的海藻酸钠溶液，浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙烯醇‑聚乙二醇‑海藻酸钠复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：配制浓度为0.01‑0.05g/ml的海藻酸钠溶液，浓度为0.01‑0.05g/ml的聚乙二醇溶液，浓度为0.01‑0.05g/ml的聚乙烯醇溶液，浓度为0.1‑0.5g/ml的CaCl2溶液；将配制好的海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液和聚乙烯醇溶液混合，然后滴入CaCl2溶液中，海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液，聚乙烯醇溶液和CaCl2溶液的体积比为1‑3:5‑10:3‑9:10‑20，在室温下轻微搅动使之发生交联，得到本专利技术的聚乙烯醇‑聚乙二醇‑海藻酸钠复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：配制浓度为0.01-0.05g/ml的海藻酸钠溶液，浓度为0.01-0.05g/ml的聚乙二醇溶液，浓度为0.01-0.05g/ml的聚乙烯醇溶液，浓度为0.1-0.5g/ml的CaCl2溶液；将配制好的海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液和聚乙烯醇溶液混合，然后滴入CaCl2溶液中，海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液，聚乙烯醇溶液和CaCl2溶液的体积比为1-3:5-10:3-9:10-20，在室温下轻微搅动使之发生交联，得到本发明的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料。2.如权利要求1所述的聚乙烯醇-聚乙二醇-海藻酸钠复合材料的制备方法，其特征在于：配制浓度为0.02g/ml的海藻酸钠溶液，浓度为0.02g/ml的聚乙二醇溶液，浓度为0.02g/ml的聚乙烯醇溶液，浓度为0.1g/ml的CaCl2溶液；海藻酸钠溶液，聚乙二醇溶液，聚乙烯醇溶液和CaCl2溶液的体积比为2:8:6:16。3.如权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙红，高瑞紅，李霄寒，于冲，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37