纳米金-原卟啉锌（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‑原卟啉锌(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‑原卟啉锌(Ⅱ)(PEI‑AuNPs‑ZnPP)的合成及在人血清中对H2O2的检测。本发明专利技术利用纳米金与原卟啉锌可以通过酰胺键相连的特点合成，将其修饰于玻碳电极表面，采用电化学方法检测H2O2浓度，结果表明，最优条件下，在一定范围内H2O2的浓度与电流信号呈现正相关，线性方程为I(μA)＝0.20412c(pmol/L)+1.93557，相关系数为0.99534，检出限为8.540×10

【技术实现步骤摘要】
纳米金-原卟啉锌(Ⅱ)高灵敏检测H2O2电化学传感器的构建及应用
本专利技术属于电化学传感器的构建及应用领域，具体涉及一种纳米金-原卟啉锌(Ⅱ)(PEI-AuNPs-ZnPP)的合成及在人血清中对H2O2的检测，属于生物分析

技术介绍
过氧化氢(H2O2)作为一种重要的生物标志物，广泛应用于食品生产、环境监测、药物合成和临床检测等领域，过氧化氢是人体代谢过程中产生的有毒副产物，能够对机体造成巨大损害，研究发现H2O2过量可以引起阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和其他中枢神经系统疾病；因此H2O2含量的灵敏检测在生理学、病理学和环境领域具有十分重要的意义。目前，过氧化氢含量测定方法有很多，如比色法、分光光度法、化学发光法和电化学法等。然而，这些方法大多存在检测成本高、操作复杂、分析时间长、检出限低等缺点。因此设计并开发出一种灵敏度高、检测限低的H2O2检测方法十分必要。纳米金(PEI-AuNPs)具有生物相容性好、比表面积大、表面活性中心大、催化效率高、吸附能力强、表面活性高等优点，在电化学传感器领域应用备用推崇。目前纳米金的制备大多是基于HAuCl4的还原反应。有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粒子，合成方法简单，且符合绿色化学理念。电化学的方法因检测灵敏，精确度高，成本较低，操作简单等优点而受到科研工作者的青睐，同时电化学传感器已成为电分析化学的一个活跃的研究领域，广泛应用于食品药物分析、环境监测、生命科学等领域。本专利技术中的纳米金-原卟啉锌(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
针对目前存在的问题，本专利技术的目的是提供纳米金-原卟啉锌(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-原卟啉锌(Ⅱ)仿生酶，制备方法为：(1)将ZnPP溶于DMF中制成浓度为0.1mmol/L的ZnPP溶液；(2)将ZnPP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-原卟啉锌(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-原卟啉锌(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-原卟啉锌(Ⅱ)仿生酶滴加在玻碳电极表面，室温下真空干燥。真空干燥的时间为30-50min。一种上述方法制备的电化学传感器在人血清中检测H2O2的应用。原卟啉锌的制备方法参照“聚丙烯酸修饰壳聚糖纳米球锌卟啉结合体的制备与性能研究”(许晓韡，西北师范大学，2010)中卟啉锌配合物(ZnTpMoPP)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、纳米金化学稳定性好、导电性好、生物相容性好且比表面积大，可促进H2O2和电极之间电子的传递，扩大电流信号，从而提高该仿生酶催化效率。3、纳米金-原卟啉锌(Ⅱ)与过氧化氢发生氧化还原反应，产生电信号，该传感器具有低检测限、高灵敏度、高稳定性和重复性好等优点。4、高灵敏纳米金-原卟啉锌(Ⅱ)利用纳米金与原卟啉锌可以通过酰胺键相连的特点合成，将其修饰于玻碳电极表面，采用电化学方法检测H2O2浓度，结果表明，最优条件下，在一定范围内H2O2的浓度与电流信号呈现正相关，线性方程为I(μA)＝0.20412c(pmol/L)+1.93557，相关系数为0.99534，检出限为8.540×10-13M。其稳定性较好表现在3天后该传感器电流信号为初始值的96.8％，同时该传感器在实际样品人血清中测定H2O2也表现出较高的回收率(97.57～101.43％)，可以用来检测H2O2的浓度，为后期应用于医学领域检测葡萄糖的浓度奠定了基础。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PEI-AuNPs的TEM图。图2(b)为PEI-AuNPs的紫外-可见吸收光谱。图3(a)为PEI-AuNPs-ZnPP仿生酶的TEM图。图3(b)为PEI-AuNPs-ZnPP仿生酶的傅里叶红外光谱。图4为不同修饰电极对电流信号的影响。图5为不同修饰电极的接触角；图中，(a)：裸电极(b)：PEI-AuNPs(c)：ZnPP(d)：PEI-AuNPs-ZnPP。图6不同扫描速率对电流信号的影响以及峰值电流与扫描速率(V/s)的关系(插图)。图7为峰值电流与pH的关系。图8为峰值电流与修饰量的关系。图9为峰值电流与修饰时间的关系。图10(a)为不同H2O2浓度对电流信号的影响；图中H2O2的浓度从上到下依次为0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.80、1.00、1.30、1.50、1.80、2.00、2.10、2.60、3.00、3.50、4.00、4.50、5.50、5.80、5.90、6.00pmol/L。图10(b)为峰值电流与H2O2浓度C(pmol/L)的关系；图中H2O2的浓度从左到右依次为0.50、0.80、1.00、1.30、1.50、1.80、2.10、2.60、3.00pmol/L。图11为加入干扰物质前后，传感器峰值电流的变化(a1：H2O2，a2：H2O2+多巴胺，b1：H2O2，b2：H2O2+尿酸，c1：H2O2，c2：H2O2+葡萄糖)。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-原卟啉锌(Ⅱ)(PEI-AuNPs-ZnPP)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)将原卟啉锌(Ⅱ)(ZnPP)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中制成浓度为0.1mmol/L的ZnPP溶液；(3)将4.8mLZnPP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℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金‑原卟啉锌(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，制备方法为：(1)将ZnPP溶于DMF中制成浓度为0.1mmol/L的ZnPP溶液；(2)将ZnPP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-原卟啉锌(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，制备方法为：(1)将ZnPP溶于DMF中制成浓度为0.1mmol/L的ZnPP溶液；(2)将ZnPP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-原卟啉锌(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-原卟啉锌(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-原卟啉锌(Ⅱ)仿生酶，其特征在于，步骤(3)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨怀霞，刘艳菊，李晓飞，李金鸽，李曼曼，郭文峰，赵可欣，
申请(专利权)人：河南中医药大学，
类型：发明
国别省市：河南,41