一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法技术

本发明专利技术涉及生物传感器的技术领域，更具体地，本发明专利技术提供了一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法。本发明专利技术第一方提供了一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法，包括杂化纳米片的制备、镜面玻碳电极的制备以及镜面玻碳电极的后处理；其中，杂化纳米片的制备原料包括氧化石墨烯与石墨烯量子点；同时采用壳聚糖将蔗糖酶、变旋酶及葡萄糖氧化酶固定在氧化石墨烯修饰后的电极表面。采用本方法制备的蔗糖生物传感电极及含有该电极的传感器线性检测上限较高，弥补了发酵生产中高浓度蔗糖无法直接检测的缺陷，也为后续开发蔗糖在线检测设备奠定了理论与应用基础。

A sensor electrode preparation method based on graphene oxide sucrose biosensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法
本专利技术涉及生物传感器的
，更具体地，本专利技术提供了一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法。
技术介绍
蔗糖是由一分子葡萄糖的半缩醛羟基与一分子果糖的半缩醛羟基彼此缩合脱水而成。蔗糖几乎普遍存在于植物界的叶、花、茎、种子及果实中，在甘蔗、甜菜及槭树汁中含量尤为丰富。蔗糖是多种制品的原料，在工业及食品上应用范围较广，可作为酵母的营养剂、食品甜味剂等。目前对蔗糖的研究大多数集中蔗糖的高效生产及后期利用，对于生产过程中蔗糖浓度的变化关注较少。而且当前多数蔗糖检测方式为化学法，通过盐酸水解成葡萄糖进行检测。这种检测方法步骤繁琐，预处理周期长，滞后性以及干扰性较大，成本代价高等各类缺点，而新兴酶生物传感器以蔗糖酶、变旋酶及葡萄糖氧化酶为固定酶元件，具有实时便捷，灵敏度高，专一性强等优点。同时工业生产中所使用的蔗糖浓度较高，蔗糖检测更为困难。因此，开发一种高检测上限蔗糖生物传感器势在必行。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术第一方提供了一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法，包括杂化纳米片的制备、镜面玻碳电极的制备以及镜面玻碳电极的后处理；其中，杂化纳米片的制备原料包括氧化石墨烯与石墨烯量子点。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，杂化纳米片的制备过程为将氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于水中，超声，反应，离心，干燥。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，镜面玻碳电极的后处理过程中包括：>A.将杂化纳米片溶于水，然后浇注于镜面玻碳电极；B.将蔗糖酶、变旋酶、葡萄糖氧化酶的混合酶液以及壳聚糖溶液混合，再滴定于步骤A所得电极表面。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，石墨烯量子点的粒径<10nm，氧化石墨烯的片径<500nm。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，杂化纳米片溶于水中的浓度为0.5～1.5mg/mL。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，蔗糖酶为0.05～0.3U，葡萄糖氧化酶为0～10U。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，变旋酶含量为0.01～0.03mg，壳聚糖浓度为0.15～0.35wt％。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，蔗糖酶及变旋酶的制备方法包括：(1)将蔗糖酶以及变旋酶基因序列构建至表达质粒上，得到重组质粒；(2)将重组质粒转化至宿主菌，得到蔗糖酶生产菌及变旋酶生产菌；(3)蔗糖酶生产菌及变旋酶生产菌接种于培养基中，诱导表达，收集菌体；(4)对步骤(3)所得菌体洗涤、离心、破碎、收集上清液，得粗酶液；(5)粗酶液纯化，得蔗糖酶及变旋酶酶液。作为本专利技术的一种优选技术方案，其中，粗酶液纯化的过程为：将粗酶液与Ni柱进行特异性结合，并用咪唑溶液洗脱，得到含有目的蛋白的洗脱液；再将含有目的蛋白的洗脱液通过超滤管离心富集，得到纯化的蔗糖酶及变旋酶酶液。本专利技术的第二方面提供了一种所述传感电极制备方法制备得到的蔗糖生物传感器的传感电极。与现有技术相比，本专利技术提供的基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极的方法，采用壳聚糖将蔗糖酶、变旋酶及葡萄糖氧化酶固定在氧化石墨烯修饰后的电极表面。采用本方法制备的蔗糖生物传感电极及含有该电极的传感器线性检测上限较高，弥补了发酵生产中高浓度蔗糖无法直接检测的缺陷，也为后续开发蔗糖在线检测设备奠定了理论与应用基础。附图说明图1为制备的传感电极对不同浓度的蔗糖电流—浓度响应曲线；1-蔗糖含量为1.0mM；2-蔗糖含量为2.0mM；3-蔗糖含量为3.0mM；4-蔗糖含量为4.0mM；图2为制备的传感电极对不同浓度的蔗糖电流—浓度响应曲线；图3为制备的传感电极对相同浓度的不同物质电流—浓度响应曲线；1-蔗糖；2-乳糖；3-半乳糖；4-果糖；5-麦芽糖；6-苹果酸；7-柠檬酸；8-蔗糖。具体实施方式除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。下面结合具体实施方式对本专利技术提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。本专利技术中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。本专利技术中未提及的组分的来源均为市售。本专利技术第一方面提供了一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法，包括杂化纳米片的制备、镜面玻碳电极的制备以及镜面玻碳电极的后处理；其中，杂化纳米片的制备原料包括氧化石墨烯与石墨烯量子点。在一种实施方式中，一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法，包括如下步骤：I.杂化纳米片的制备；II.镜面玻碳电极的制备；III.镜面玻碳电极的后处理。在一种实施方式中，杂化纳米片的制备过程为将氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于水中，超声，反应，离心，干燥。优选地，杂化纳米片的制备过程为将氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于超纯水中，超声1～5h；然后将所得溶液在150～200℃下反应10～20h；再将反应所得溶液于6000～10000rpm下离心3～9h；再将其于真空烘箱中45～75℃下干燥10～20h。更优选地，杂化纳米片的制备过程为将氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于超纯水中，超声2h；然后将所得溶液在180℃下反应14h；再将反应所得溶液于8000rpm下离心6h；再将其于真空烘箱中60℃下干燥14h。在一种实施方式中，氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于超纯水中所得溶液的浓度为0.8～2mg/mL；优选地，氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于超纯水中所得溶液的浓度为1～1.5mg/mL；更优选地，氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于超纯水中所得溶液的浓度为1.3mg/mL。在一种实施方式中，石墨烯量子点的粒径<10nm，氧化石墨烯的片径<500nm；优选地，石墨烯量子点的粒径3～9nm，氧化石墨烯的片径100～400nm；更优选地，石墨烯量子点的粒径7nm，氧化石墨烯的片径220nm。在一种实施方式中，氧化石墨烯与石墨烯量子点的重量比为1：(0.5～1.5)；优选地，氧化石墨烯与石墨烯量子点的重量比为1：1。在一种实施方式中，镜面玻碳电极的制备方法包括如下步骤：(1)将玻碳电极用氧化铝粉末抛光处理；(2)对步骤(1)所得材料分别用硝酸溶液、无水乙醇及超纯水进行超声处理1～5h；(3)将步骤(1)所得材料于氮气条件下干燥，即得镜面玻碳电极。优选地，镜面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法，其特征在于，包括杂化纳米片的制备、镜面玻碳电极的制备以及镜面玻碳电极的后处理；其中，杂化纳米片的制备原料包括氧化石墨烯与石墨烯量子点。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化石墨烯蔗糖生物传感器的传感电极制备方法，其特征在于，包括杂化纳米片的制备、镜面玻碳电极的制备以及镜面玻碳电极的后处理；其中，杂化纳米片的制备原料包括氧化石墨烯与石墨烯量子点。


2.根据权利要求1所述传感电极制备方法，其特征在于，杂化纳米片的制备过程为将氧化石墨烯与石墨烯量子点溶于水中，超声，反应，离心，干燥。


3.根据权利要求1所述传感电极制备方法，其特征在于，镜面玻碳电极的后处理的过程中包括：
A.将杂化纳米片溶于水，然后浇注于镜面玻碳电极；
B.将蔗糖酶、变旋酶、葡萄糖氧化酶的混合酶液以及壳聚糖溶液混合，再滴定于步骤A所得电极表面。


4.根据权利要求1～3任一项所述传感电极制备方法，其特征在于，石墨烯量子点的粒径<10nm，氧化石墨烯的片径<500nm。


5.根据权利要求3所述传感电极制备方法，其特征在于，杂化纳米片溶于水中的浓度为0.5～1.5mg/mL。


6.根据权利要求3所述传感电极制备方法，其特征在于，蔗糖酶为0.05～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：周杰，庄妮莎，董维亮，薛瑞，姜岷，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32