專利名稱：一種單體預(yù)氧化后電聚合膜用于固定酶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電聚合膜固定酶的方法，特別是涉及一種可應(yīng)用于電極表 面生物分子固定、生物電化學(xué)、化學(xué)/生物傳感、生物燃料電池、生物催化和生 物化工等領(lǐng)域的高負(fù)載量高活性固定酶等生物分子的方法。
背景技術(shù)：
在含酶的高分子單體溶液中進(jìn)行直接電聚合合成導(dǎo)電或絕緣高分子膜，酶 分子以摻雜和包埋等方式被固定在高分子膜中，是已廣泛用于酶固定化和酶電 極制作的常規(guī)技術(shù)，具有能方便地控制高分子膜厚度的優(yōu)點(diǎn)。然而，目前的電 聚合高分子技術(shù)用于固定酶，酶的負(fù)載量和酶活性均不高，經(jīng)采用電化學(xué)石英晶體微天平(EQCM)技術(shù)(M. R. Li, C. Y. Deng, Q. J. Xie， Y. Yang， S. Z. Yao， Electrochim. Acta， 2006， 51， 5478-5486)和常規(guī)光度法檢測(cè)，電聚合 法固定的葡萄糖氧化酶的比活性不足游離酶活性的22%?；瘜W(xué)和電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)一般用于材料的化學(xué)修飾和樣品處理等方面 [Mineaki Matsumoto， Kazuyuki Hayakawa， Materials Science and Engineering A， 2006， 441， 119-125],迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)它有用于其它方面的文獻(xiàn)報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種電聚合合成膜高負(fù)載量、高活性固定酶的方法。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，其包括以下步驟 (l)在含酶和高分子單體的水溶液中，加入一種化學(xué)預(yù)氧化劑，或者采用一個(gè)預(yù)氧化電極施加一定的氧化電位，使單體分子氧化聚合成不溶性寡聚體，酶 以包埋、慘雜和疏水作用等方式被固定在寡聚體微顆粒中；(2)所述含酶和預(yù)氧化單體的溶液以恒電位法或循環(huán)伏安法進(jìn)行電聚合，單 體聚合物和不溶性寡聚體顆粒共沉積在工作電極上，形成固定化酶膜；所述水溶液的高分子單體濃度為1-200 mM;所述水溶液的化學(xué)預(yù)氧化劑濃度為1-200 mM;所述預(yù)氧化電極的氧化電位為0-1.3 V vs. SCE;所述工作電極的電位為0-L3 V vs. SCE。所述高分子單體可為鄰-苯二胺、鄰-氨基酚、吡咯或1，6-己二硫醇，所述化 學(xué)預(yù)氧化劑可為鐵氰化鉀、過(guò)氧化氫或?qū)Ρ锦?所述工作電極可為金電極、鉑電極或碳電極。本發(fā)明所制備的酶膜具有很高的生物分子負(fù)載量和酶比活性。與常規(guī)電聚 合法固定酶相比，酶負(fù)載量和酶比活性可提高3-30倍。本發(fā)明在電極表面生物分子固定、生物電化學(xué)、化學(xué)/生物傳感、生物燃料 電池、生物催化和生物化工等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所制備的三種酶電極及常規(guī)電聚合法所制備的三種酶 電極對(duì)2 mM葡萄糖的響應(yīng)曲線對(duì)照示意圖(其中虛線為本發(fā)明實(shí)施例所制備的 三種酶電極的響應(yīng)曲線，實(shí)線為用常規(guī)電聚合法所制備的三種酶電極的響應(yīng)曲 線)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例在含有1 mg mr葡萄糖氧化酶和高分子單體
的水溶液中，加入6 mM鐵氰化鉀(oPD 例和MP例)或12 mM對(duì)苯醌(Py例)作化學(xué)預(yù)氧化劑，攪拌5 min，使其充分反 應(yīng)，生成不溶性的包埋了大量高活性葡萄糖氧化酶的寡聚體顆粒；然后，在工 作電極金盤電極上進(jìn)行循環(huán)伏安法(oPD聚合0-0.8 V vs. SCE， oAP聚合0-1.0 Vvs. SCE)或恒電位法(聚合Py: 0.6 V vs. SCE)電聚合，使高分子聚合物和 不溶性寡聚體顆粒共沉積在工作電極上，分別制得三種基于預(yù)氧化的酶電極。 與未預(yù)氧化的常規(guī)電聚合技術(shù)制得的三種酶電極對(duì)葡萄糖的響應(yīng)靈敏度(圖1， 實(shí)線)相比，基于預(yù)氧化的酶電極對(duì)葡萄糖的響應(yīng)靈敏度(圖1，虛線)分別提高 了 3. 95倍(oPD) 、 3. 37倍。AP) 、 12. 9倍(Py)。
權(quán)利要求
1.一種單體預(yù)氧化后電聚合膜用于固定酶的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)在含酶和高分子單體的水溶液中，加入一種化學(xué)預(yù)氧化劑，或者采用一個(gè)預(yù)氧化電極施加一定的氧化電位，使單體分子氧化聚合成不溶性寡聚體，酶以包埋、摻雜和疏水作用方式被固定在寡聚體微顆粒中；(2)所述含酶和預(yù)氧化單體的溶液以恒電位法或循環(huán)伏安法進(jìn)行電聚合，單體聚合物和不溶性寡聚體顆粒共沉積在工作電極上，形成固定化酶膜；所述水溶液的高分子單體濃度為1-200mM；所述水溶液的化學(xué)預(yù)氧化劑濃度為1-200mM；所述預(yù)氧化電極的氧化電位為0-1.3V vs.SCE；所述工作電極的電位為0-1.3V vs.SCE。
全文摘要
一種單體預(yù)氧化后電聚合膜用于固定酶的方法，其包括以下步驟(1)在含酶和高分子單體的水溶液中，加入一種化學(xué)預(yù)氧化劑，或者采用一個(gè)預(yù)氧化電極施加一定的氧化電位，使單體分子氧化聚合成不溶性寡聚體，酶以包埋、摻雜和疏水作用方式被固定在寡聚體微顆粒中；(2)所述含酶和預(yù)氧化單體的溶液以恒電位法或循環(huán)伏安法進(jìn)行電聚合，單體聚合物和不溶性寡聚體顆粒共沉積在工作電極上，形成固定化酶膜。本發(fā)明所制備的酶膜具有很高的生物分子負(fù)載量和酶比活性。與常規(guī)電聚合法固定酶相比，酶負(fù)載量和酶比活性可提高3-30倍。
文檔編號(hào)C12N11/04GK101215556SQ20081003044
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者傅迎春, 姚守拙, 徐霞紅, 謝青季, 燦 鄒, 超 陳 申請(qǐng)人:湖南師范大學(xué)