氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB修饰电极及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极及制备方法和应用，属于生物传感器领域。氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极包括ITO玻璃电极，所述ITO玻璃电极表面修饰有氧化石墨烯/聚苯胺LB膜，所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜上固定有酶；所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜通过由内至外依次设置在ITO玻璃电极表面的氧化石墨烯LB膜、聚苯胺/硬脂酸LB膜形成。本发明专利技术通过LB技术将氧化石墨烯、聚苯胺等不同功能的材料固定在工作电极上，进而提高酶的检测效率。本发明专利技术的氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极用于胆固醇含量测定时，能够提高测定胆固醇含量的灵敏度、重现性和稳定性，且具有线性范围较宽，检出限较低的优点。

【技术实现步骤摘要】
氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB修饰电极及制备方法和应用
本专利技术属于生物传感器领域，具体涉及一种氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB修饰电极，另外，本专利技术还涉及上述氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB修饰电极的制备方法和应用。
技术介绍
血清中总胆固醇包括游离胆固醇和胆固醇酯两部分，血清中以游离态存在的胆固醇约占总胆固醇的27％，中国正常人血清的总胆固醇为3.0-5.20mmol/L，如果血清胆固醇含量过高，则表示胆固醇代谢可能发生障碍，例如：冠状动脉粥样硬化患者的血清胆固醇含量往往偏高，因此临床化验上测定血清胆固醇含量将有助于某些疾病的诊断。目前，血清胆固醇含量可以采用全胆固醇传感器测定，全胆固醇传感器的测定原理是：利用固定在电极表面的血红蛋白、胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶作为识别元件，通过测量电信号，实现血清胆固醇浓度的检测。全胆固醇传感器是生物传感器中研究较多的酶电极传感器之一，它可以简单并迅速地测定胆固醇，对冠状动脉粥样硬化病的诊断和治疗有着重要的实际意义。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有的用于测定胆固醇含量的电极传感器存在检测灵敏度低、重现性和稳定性差的缺陷。
技术实现思路
基于上述背景问题，本专利技术旨在提供一种氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极，利用LB膜的亲水性头基与胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶的残基之间的静电作用调控胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶在LB膜上的吸附，从而来构建生物传感器；然后利用LB复合传感器在不使用任何电子媒介体的条件下，利用蛋白和电极之间的直接电子转移，用于测定血清中总胆固醇含量，解决了现有传感器存在的检测灵敏度低、重现性和稳定性差的问题。本专利技术的另一目的是提供上述氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极的制备方法和应用。为达到上述目的，一方面，本专利技术实施例提供的技术方案是：氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极，包括ITO玻璃电极，所述ITO玻璃电极表面修饰有氧化石墨烯/聚苯胺LB膜，所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜上固定有酶；所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜通过由内至外依次设置在ITO玻璃电极表面的氧化石墨烯LB膜、聚苯胺/硬脂酸LB膜形成。在一个实施例中，所述氧化石墨烯LB膜为1-7层，所述聚苯胺/硬脂酸LB膜为3-7层。另一方面，本专利技术实施例提供上述氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极的制备方法，包括以下步骤：氧化石墨烯LB膜的形成：将氧化石墨烯分散液滴入Langmuir槽中的亚相面上，使其铺展在气水表面上，待氧化石墨烯分散液的分散剂完全挥发后，将压力传感器归零，开始压缩滑障，即得到氧化石墨烯LB膜；聚苯胺/硬脂酸LB膜的形成：将聚苯胺/硬脂酸的混合溶液滴加到Langmuir槽中的亚相面上，使其铺展在气水表面上，待聚苯胺/硬脂酸的混合溶液的溶剂完全挥发后，将压力传感器归零，开始压缩滑障，即得到有序密集排列的聚苯胺/硬脂酸LB膜；氧化石墨烯/聚苯胺/硬脂酸LB膜修饰电极的形成：将氧化石墨烯LB膜转移沉积到ITO玻璃电极表面，将聚苯胺/硬脂酸LB膜转移沉积到氧化石墨烯LB膜上，即形成氧化石墨烯/聚苯胺/硬脂酸LB膜修饰电极；氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极的形成：将氧化石墨烯/聚苯胺/硬脂酸LB膜修饰电极浸泡在含有酶的缓冲溶液中即可。在一个实施例中，氧化石墨烯LB膜形成时以去离子水作为亚相，聚苯胺/硬脂酸LB膜形成时以氯化镉水溶液作为亚相。在一个实施例中，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.05-0.2mg/mL。优选地，所述氧化石墨烯分散液通过将氧化石墨烯分散到水和醇的混合液中制得，所述水和醇的混合液中水和醇的体积比为1:4-7。在一个实施例中，所述聚苯胺/硬脂酸混合溶液中聚苯胺和硬脂酸的体积比为1:1-1.5，聚苯胺/硬脂酸混合溶液配制方法在于，将聚苯胺加入到硬脂酸溶液中，所述硬脂酸溶液通过将硬脂酸溶解到N-甲基吡咯烷酮形成。另外，本专利技术实施例还提供上述氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极在胆固醇含量检测中的应用。其中，以氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片电极为对电极，组成三电极系统；将所述三电极系统置于胆固醇溶液中，使用循环伏安曲线，在-1.0-1.0V区间，检测氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极对胆固醇的电化学响应。在一个实施例中，所述胆固醇溶液的配制方法在于：将胆固醇粉末加入到TritonX-100中加热搅拌溶解，然后加入0.2MPBS溶液，定容至100ml即可。与现有技术相比，本专利技术具有以下效果：本专利技术利用LB膜的亲水性头基与胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶的残基之间的静电作用调控胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶在LB膜上的吸附，从而来构建生物传感器；然后利用LB复合传感器在不使用任何电子媒介体的条件下，利用蛋白和电极之间的直接电子转移，用于测定血清中总胆固醇含量，能够提高测定胆固醇含量的灵敏度、重现性和稳定性，且具有线性范围较宽，检出限较低的优点。附图说明图1为本专利技术实施例1中的氧化石墨烯单组分单分子膜的表面压-平均单分子膜面积的等温曲线图；图2为本专利技术实施例4中的聚苯胺/硬脂酸混合组分单分子膜的表面压-平均单分子膜面积的等温曲线图；图3为本专利技术实施例6中的不同修饰电极的循环伏安曲线，其中a为氧化石墨烯LB膜修饰电极，b为氧化石墨烯/酶LB膜修饰电极，c为氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰；图4为本专利技术实施例7中氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极形成的三电极体系在不同浓度的胆固醇溶液中的响应电流的标准曲线图；图5为本专利技术对比例中氧化石墨烯/酶LB膜修饰电极形成的三电极体系在不同浓度的胆固醇溶液中的响应电流的标准曲线图。具体实施方式为了解决现有用于测定胆固醇含量的电极传感器存在检测灵敏度低、重现性和稳定性差的缺陷，本专利技术提供一种氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极，包括ITO玻璃电极，所述ITO玻璃电极表面修饰有氧化石墨烯/聚苯胺LB膜，所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜上固定有酶；所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜通过由内至外依次设置在ITO玻璃电极表面的氧化石墨烯LB膜、聚苯胺/硬脂酸LB膜形成。LB膜技术是一种构建有序超薄有机分子膜的技术，在一定压力下，两亲分子在固体基片上以垂直于基片表面的方式堆砌形成的规整有序的多分子膜，LB膜作为高度有序的分子集合体，具有以下超薄、可在常温常压下形成、需要的能量小、分子排列高度有序和各向异性等优点。石墨烯具有比表面积大、导热性良好和导电性高等特点，同时还具有纳米材料的基本效应，如体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等，这些特性使石墨烯LB材料能够被应用于传感器的构建。蛋白质的活性中心深埋在多肽链内部，很难实现其与电极表面的直接电子交换，然而石墨烯材料具有较高的表面自由能，所以能够为蛋白质的固载提供更多的活性位点。聚苯胺具有独特的和可控的化学和电气性能，环境、热和电化学稳定性能，可以作为氧化还原或酶反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极，包括ITO玻璃电极，其特征在于，所述ITO玻璃电极表面修饰有氧化石墨烯/聚苯胺LB膜，所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜上固定有酶；/n所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜通过由内至外依次设置在ITO玻璃电极表面的氧化石墨烯LB膜、聚苯胺/硬脂酸LB膜形成。/n

【技术特征摘要】
1.氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极，包括ITO玻璃电极，其特征在于，所述ITO玻璃电极表面修饰有氧化石墨烯/聚苯胺LB膜，所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜上固定有酶；
所述氧化石墨烯/聚苯胺LB膜通过由内至外依次设置在ITO玻璃电极表面的氧化石墨烯LB膜、聚苯胺/硬脂酸LB膜形成。


2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极，其特征在于，所述氧化石墨烯LB膜为1-7层，所述聚苯胺/硬脂酸LB膜为3-7层。


3.氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
氧化石墨烯LB膜的形成：将氧化石墨烯分散液滴入Langmuir槽中的亚相面上，使其铺展在气水表面上，待氧化石墨烯分散液的分散剂完全挥发后，将压力传感器归零，开始压缩滑障，即得到氧化石墨烯LB膜；
聚苯胺/硬脂酸LB膜的形成：将聚苯胺/硬脂酸的混合溶液滴加到Langmuir槽中的亚相面上，使其铺展在气水表面上，待聚苯胺/硬脂酸的混合溶液的溶剂完全挥发后，将压力传感器归零，开始压缩滑障，即得到有序密集排列的聚苯胺/硬脂酸LB膜；
氧化石墨烯/聚苯胺/硬脂酸LB膜修饰电极的形成：将氧化石墨烯LB膜转移沉积到ITO玻璃电极表面，再将聚苯胺/硬脂酸LB膜转移沉积到氧化石墨烯LB膜上，即形成氧化石墨烯/聚苯胺/硬脂酸LB膜修饰电极；
氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极的形成：将氧化石墨烯/聚苯胺/硬脂酸LB膜修饰电极浸泡在含有酶的缓冲溶液中即可。


4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯/酶/聚苯胺LB膜修饰电极的制备方法，其特征在于，氧化石墨烯LB膜形成时以超纯水作为亚相，聚苯胺/硬脂酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦菲，丁元生，孟凡飞，
申请(专利权)人：吉林化工学院，
类型：发明
国别省市：吉林;22