專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電化學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于電沉積金納米粒子(GNPs)與磁性四氧化三鐵納米粒子 (FNPs)的電化學(xué)傳感器。
背景技術(shù)：
金納米粒子(GNPs)是最穩(wěn)定的貴金屬納米粒子，由于具有的優(yōu)異的性能而優(yōu)于其 他類(lèi)型的納米粒子，如導(dǎo)電性，生物相容性和催化活性，以及可以大大提高電極表面積而被 應(yīng)用于電化學(xué)傳感器領(lǐng)域(Li XX，Shen LH, Zhang DD, et al. Biosens Bioelectron. 2008 Jun 15; 23 (11): 1624-30)。另外，適當(dāng)尺寸和功能化的金納米粒子接近酶的氧化還 原中心,作為“納米導(dǎo)線(xiàn)”來(lái)增強(qiáng)酶的活性(Willner I，Baron R, Willner B. Biosens Bioelectron. 2007 Apr 15;22 (9-10)1841-52; Xiao Y, Patolsky F, Katz E, et al. Science. 2003 Mar 21 ； 299 (5614) 1877-81.)。金納米粒子在聚電解質(zhì)多層膜中也可 顯著改善高密度薄膜電子傳輸特性( Yu AM, Liang ZJ, Cho JH, Caruso F. Nano Lett. 2003 Sep ； 3 (9): 1203-7) 0納米金顆粒主要是通過(guò)化學(xué)合成方法，利用物理吸附或 化學(xué)連接在電極表面(Zhang SX, Wang N, Yu HJ, et al. Bioelectrochemistry. 2005 Sep;67(1)15-22)。磁性四氧化三鐵納米粒子(FNPs)是一種應(yīng)用廣泛地應(yīng)用于組織成像，基因靶 向，蛋白富集和生物傳感器。最近報(bào)道了納米四氧化三鐵具有類(lèi)似過(guò)氧化氫酶和Fenton 試劑的性質(zhì)，其催化活性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，受溫度和PH等影響小，結(jié)果表明了其性質(zhì)要優(yōu) 于天然存在的酶(Gao LZ, Zhuang J, Nie L, et al. Nature Nanotechnology. 2007 S印;2(9) 577-83)。已被應(yīng)用于過(guò)氧化氫和葡萄糖的檢測(cè)(Zhuang J, Zhang JB, Gao LZ, et al. Materials Letters. 2008 Sep 15；62 (24)3972-4； Wei H, Wang E. Anal Chem. 2008 Mar 15; 80 (6) 2250-4) 0已有文獻(xiàn)報(bào)道，具有類(lèi)酶性質(zhì)的納米四氧化三鐵可 以催化還原過(guò)氧化氫(hang LH, Zhai YM, Gao N, et al. Electrochem Commun. 2008 0ct;10(10) :1524-6)，并可以檢測(cè)其含量的納米材料。此時(shí)，納米顆粒通常和導(dǎo)電聚合物復(fù) 合，如鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)或聚苯胺(Polyaniline)等。來(lái)加快FNPs電 子傳遞的速度及催化效率。傳統(tǒng)的高度靈敏的電化學(xué)生物傳感器都在使用基于固定化氧化還原蛋白，特別是 細(xì)胞色素C，其很容易被氧自由基還原，并產(chǎn)生一個(gè)典型的催化電流。這些基于蛋白質(zhì)為基礎(chǔ) 的生物傳感器穩(wěn)定差，受溫度和PH影響較大，不能重復(fù)利用，同時(shí)準(zhǔn)備過(guò)程也是相當(dāng)費(fèi)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于電沉積納米金粒子(GNPs)和磁性四氧化三鐵納米粒子 (FNPs)的高靈敏的電化學(xué)傳感器，具有良好的穩(wěn)定性，操作簡(jiǎn)單且可重復(fù)利用。本發(fā)明電化學(xué)傳感器含有沉積金納米粒子和磁性四氧化三鐵納米粒子。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的電化學(xué)傳感器采用三電極系統(tǒng)玻碳電
3極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲為對(duì)電極。所述的玻碳電極表面先沉積金納 米粒子，后吸附磁性四氧化三鐵納米粒子。所述的玻碳電極的直徑優(yōu)選為4.0 mm。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的電化學(xué)傳感器的再生可通過(guò)大約30s 的磷酸鹽緩沖液洗滌并用N2吹干。本發(fā)明電化學(xué)傳感器通過(guò)結(jié)合電沉積GNPs和磁性FNPs的技術(shù)，構(gòu)建了一種抑制 性過(guò)氧化氫(H2O2)電化學(xué)傳感器。此電化學(xué)傳感器沒(méi)有用到像其他過(guò)氧化氫傳感器中所必 須的酶(如細(xì)胞色素C，過(guò)氧化氫酶，肌紅蛋白等)，增加了傳感器的穩(wěn)定性。本發(fā)明電化學(xué)傳感器用磁性FNPs和電沉積GNPs兩種材料制成，很容易被再生， 可重復(fù)利用。本發(fā)明電化學(xué)傳感器的再生可采用通過(guò)大約30s的磷酸鹽緩沖液洗滌并用N2 吹干的方法。此方法是將本發(fā)明電化學(xué)傳感器放入濃度為1.1 μΜ過(guò)氧化氫中，通過(guò)大約 30s的磷酸鹽緩沖液洗滌并用N2吹干而再生，并通過(guò)循環(huán)伏安法不斷測(cè)電流的大小。此工 作傳感器再生只用了條件溫和的簡(jiǎn)單方法，不像其他方法的再生使用了一些有機(jī)試劑，大 大增強(qiáng)了傳感器的穩(wěn)定性。


圖1是基于電沉積納米金粒子(nano Au)和磁性四氧化三鐵納米粒子(nano Fe3O4)的GCE電極的修飾圖。圖2是本發(fā)明電化學(xué)傳感器放入濃度為1. 1 μΜ H2O2中，通過(guò)大約30s的磷酸鹽 緩沖液洗滌并用N2吹干而再生(regeneration run)，通過(guò)循環(huán)伏安法不斷測(cè)5個(gè)循環(huán)電流 的直方圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明電化學(xué)傳感器采用三電極系統(tǒng)玻碳電極(GCE，Φ =4.0 mm)為工作電極， 飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，鉬絲為對(duì)電極。GCE表面先沉積GNPs，后吸附磁性FNPs， 其結(jié)構(gòu)修飾如圖1所示。通過(guò)結(jié)合電沉積GNPs和磁性FNPs的技術(shù)，構(gòu)建了一種抑制性過(guò)氧化氫(H2O2)電 化學(xué)傳感器。此電化學(xué)傳感器沒(méi)有用到像其他H202傳感器中所必須的酶(如細(xì)胞色素C，過(guò) 氧化氫酶，肌紅蛋白等)，增加了傳感器的穩(wěn)定性。本發(fā)明電化學(xué)傳感器放入濃度為1. 1 μΜ H2O2中，通過(guò)大約30s的磷酸鹽緩沖液 洗滌并用N2吹干而再生，并通過(guò)循環(huán)伏安法不斷測(cè)電流的大小，經(jīng)過(guò)五個(gè)循環(huán)后，發(fā)現(xiàn)此 傳感器信號(hào)幾乎恢復(fù)到原始值(RSD=L 5 %)，電流直方圖如圖2所示。說(shuō)明用磁性FNPs和 電沉積GNPs兩種材料制成的電化學(xué)傳感器很容易被再生，可重復(fù)利用。因?yàn)樯傻牧u基自 由基這種中間體很不穩(wěn)定，容易被氧氣氧化，從而將活性位點(diǎn)復(fù)原。而且此工作傳感器再生 只用了條件溫和的簡(jiǎn)單方法，不像其他方法的再生使用了一些有機(jī)試劑，大大增強(qiáng)了傳感 器的穩(wěn)定性。在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單 獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的 范圍。
權(quán)利要求
一種電化學(xué)傳感器，其特征在于，它含有沉積金納米粒子和磁性四氧化三鐵納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器，其特征在于，它采用三電極系統(tǒng)玻碳電極為 工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲為對(duì)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)傳感器，其特征在于，玻碳電極表面先沉積金納米粒 子，后吸附磁性四氧化三鐵納米粒子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)傳感器，其特征在于，所述的玻碳電極的直徑為4.0mmD
5.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器的再生可通過(guò)大約30s的磷酸鹽緩沖液洗滌并用N2 吹干。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于金納米粒子與四氧化三鐵納米粒子組成電極的電化學(xué)傳感器及其應(yīng)用。本發(fā)明所述電化學(xué)傳感器可以用于檢測(cè)過(guò)氧化氫，具有良好的穩(wěn)定性，靈敏度高，操作簡(jiǎn)單且可重復(fù)利用。
文檔編號(hào)G01N27/26GK101986148SQ20101051011
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者于加石, 周?chē)?guó)亮, 孟書(shū)涵, 宋威廉, 王曉岑, 郭紫嫣 申請(qǐng)人:上海市七寶中學(xué)