本发明专利技术公开了一种辣根过氧化物酶-喇叭花状肌醇六磷酸锌-玻碳电极电化学生物传感器及其构建方法，该生物传感器以玻碳电极为基底，基底上修饰有喇叭花状肌醇六磷酸锌并通过喇叭花状肌醇六磷酸锌将辣根过氧化物酶修饰在电极上，最外层修饰有保护辣根过氧化物酶生物活性的全氟磺酸。本发明专利技术的生物传感器能够实现直接电子转移，对H2O2的响应时间短，检测限低，灵敏度高，米氏常数较小，能够完成对H2O2准确快速测定；同时，其还具有绿色环保、成本低和生物亲和性好等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物传感器
，涉及ー种，主要是将具有优异生物亲和性的植物源喇叭花状肌醇六磷酸锌用于制备过氧化氢生物传感器。
技术介绍
过氧化氢是ー种非常重要的化工产品，兼具多种功效如杀菌、漂白、氧化和消毒等。它具有十分广泛的应用价值，因此对过氧化氢含量的測定在很多领域如生物制药、食品科学、エ业分析、环境监测和临床化学等具有非常重要的意义。现在检测过氧化氢时采用的主要手段有荧光法、化学发光法、电化学法、光谱法和滴定法等。近年来，电化学方法，尤其是基于酶的直接电化学的无媒介体生物传感器得到了迅速的发展，这是因为用电化学方法研制的过氧化氢生物传感器其制备简单，成本低，并且具有很高的选择性、灵敏度、稳定性及重现性等优点。此外，酶在生物体内以及药物和食物中有极为重要的作用，而过氧化氢作为生物体内许多过氧化酶參与酶促反应的副产物，对其浓度进行准确测定则具有十分重要的研究意义。生物传感器具有对酶的分子识别和催化选择功能，用它来检测过氧化氢浓度不但能体现出操作简单，响应快的特点，而且只需少量的试样就可以检测出过氧化氢的浓度。因此，如何在对过氧化氢进行精确检测时充分发挥生物传感器的检测高灵敏性和专ー性等优势，是研究者们为之不断努力的目标。生物纳米材料具有生物兼容性好、比表面积大和稳定性高等特点，并且其表面所带有的功能基团能对酶的电化学行为产生特有的催化效应。锌是生物必需元素。人体，特别是儿童易产生锌不足而影响健康。在各种补锌盐类中，肌醇六磷酸锌(Zn-IP6)安全无毒、稳定无异味，有改善食品风味和抗氧化等作用，无论作为补锌的食品强化剂或制剂，都有显著的优点。用生物肌醇六磷酸盐作为表面处理剂是我国防腐蚀行业首次采用生物工程技术合成的绿色环保防腐蚀产品。借助肌醇六磷酸钠分子结构上含有6个非共平面的磷酸酯键，可以附着在晶体表面，影响晶体的成核和生长，控制肌醇六磷酸锌的形貌和尺寸，从而得到ー种喇叭花状的肌醇六磷酸锌。利用肌醇六磷酸锌和辣根过氧化物酶的配位作用将HRP吸附到电极表面，获得了 Nafion/HRP/Zn-IP6/GCE传感器。这种结构的存在可以很好的把HRP包埋在喇叭花状的Zn-IP6内部，极大的提高了 HRP酶在电极表面的负载量，以提供令人满意的微环境来保持HRP的生物活性，实现对H2O2的定量測定。迄今为止，国内外尚未有利用“緑色经济”喇叭花状的肌醇六磷酸锌制备的检测过氧化氢的生物传感器。所以专利技术ー种检测限低，响应时间短，米氏常数较小，灵敏度高，稳定性好的检测H2O2的生物传感器是ー个迫切需要解决的重要技术问题
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种检测限低，响应时间短，米氏常数较小，灵敏度高，稳定性好的检测H2O2的生物传感器。为达到上述目标，本专利技术采用如下技术方案辣根过氧化物酶-喇叭花状肌醇六磷酸锌-玻碳电极电化学生物传感器的构建，包括以下步骤(I)将肌醇六磷酸钠与氯化锌在酸性溶液中，80 100°C下反应I 2h，冷却至室温，得喇叭花状肌醇六磷酸锌溶液；(2)在玻碳电极表面滴加步骤(I)所制得的喇叭花状肌醇六磷酸锌溶液，晾干，得喇叭花状肌醇六磷酸锌修饰的玻碳电极； (3)将辣根过氧化物酶(HRP)溶液滴涂固定到步骤(2)所得喇叭花状肌醇六磷酸锌修饰的玻碳电极上，晾干，得辣根过氧化物酶-喇叭花状肌醇六磷酸锌修饰的玻碳电极；(4)将全氟磺酸(Nafion)溶液滴加到步骤(3)所得的辣根过氧化物酶-喇叭花状肌醇六磷酸锌修饰的玻碳电极上，晾干，即得目标产物辣根过氧化物酶-喇叭花状肌醇六磷酸锌-玻碳电极电化学生物传感器。步骤⑴中肌醇六磷酸钠与氯化锌的摩尔比为I : 5 I : 10。步骤(I)中所述酸性溶液为pH为2 3的盐酸溶液。步骤⑶中HRP溶液为HRP的PBS溶液，溶液pH为7. O 7. 5，HRP的浓度为4 omg/mLo步骤(4)中溶液全氟磺酸溶液为全氟磺酸的PBS溶液，浓度为Iwt % I. 5wt%。根据以上技术方案制得的辣根过氧化物酶-喇叭花状肌醇六磷酸锌-玻碳电极电化学生物传感器，其特征在干，以玻碳电极为基底，基底上修饰有喇叭花状肌醇六磷酸锌并通过喇叭花状肌醇六磷酸锌将辣根过氧化物酶修饰在电极上，最外层修饰有保护辣根过氧化物酶生物活性的全氟磺酸。本专利技术的原理在于肌醇六磷酸钠分子结构上含有6个非共平面的磷酸酯键，可以附着在晶体表面，影响晶体的成核和生长，控制肌醇六磷酸锌的形貌和尺寸，从而得到一种喇叭花状的Zn-IP6 ;利用喇叭花状的肌醇六磷酸锌作为连接剂，通过肌醇六磷酸锌和辣根过氧化物酶的配位作用将HRP吸附到电极表面，获得了 Nafion/HRP/Zn-IP6/GCE传感器。这种结构的存在可以很好的把HRP包埋在喇叭花状的Zn-IP6内部，极大的提高了 HRP酶在电极表面的负载量，以提供令人满意的微环境来保持HRP的生物活性，实现对H2O2的定量测定。本专利技术的生物传感器能够实现直接电子转移，对H2O2的响应时间短，检测限低，灵敏度高，米氏常数较小，能够完成对H2O2准确快速測定；同时，其还具有绿色环保、成本低和生物亲和性好等优点。附图说明图I和图2为肌醇六磷酸锌的场发射扫描电镜(FESEM)图。图3为辣根过氧化物酶与肌醇六磷酸锌混合液的场发射扫描电镜(FESEM)图。图4为本专利技术所制得的肌醇六磷酸锌的光电子能谱图。图5为本专利技术所制得的肌醇六磷酸锌的分散液、HRP溶液以及它们的混合物的紫外可见光谱图。图6为不同修饰层数的电极的电化学交流阻抗图。图7为不同修饰电极的循环伏安图。图8为目标传感器Nafion/HRP/Zn-IP6/GCE对不同浓度H2O2的循环伏安图。图9为目标传感器Naf ion/HRP/Zn-IP6/GCE在PBS (pH 7. O)中连续加入H2O2的计时电流响应曲线，内插图为响应电流与H2O2浓度的校正曲线的计时电流图。 具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐述本专利技术。(I)将lmmol/L的肌醇六磷酸钠溶液加热至沸腾，然后缓慢滴加相同体积pH为2的6mmol/L的ZnCl2的盐酸溶液，80 100°C条件下反应lh，冷却至室温，得到喇叭花状肌醇六磷酸锌(Zn-IP6)溶液；(2)在抛光处理后的玻碳电极(GCE)表面(7mm2)滴涂3 μ L lmmol/L喇叭花状肌醇六磷酸锌溶液，于冰箱内(4°C)晾干，得喇叭花状肌醇六磷酸锌修饰的玻碳电极，记为Zn-IP6/GCE ；(3)将3 μ L 5mg/mL的辣根过氧化物酶(HRP)溶液(pH = 7. 0PBS)通过滴涂法固定到喇叭花状肌醇六磷酸锌修饰的玻碳电极上，于冰箱内(4°C)晾干，记为HRP/Zn-IP6/GCE ；(4)滴加3μ L全氟磺酸的磷酸缓冲液的稀释液(稀释液中全氟磺酸的浓度为lwt%，稀释液pH = 7.0，因为浓度太高将对本专利技术的传感器生物亲和性有影响)，冰箱内(4°C)晾干后，即制得辣根过氧化物酶-喇叭花状肌醇六磷酸锌修饰的玻碳电极，记为Nafion/HRP/Zn-IP6/GCE。图I和图2是步骤⑵所得的Zn_IP6/GCE的FESEM图，可以观察到喇叭花状的肌醇六磷酸锌均匀地分散在玻碳片表面。图3是辣根过氧化物酶与肌醇六磷酸锌混合液的场发射扫描电镜图。HRP包埋在喇叭花状的Zn-IP6内部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨海峰，接德丽，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：
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