专利名称：电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法
技术领域：
本发明涉及修饰电极制备，尤其涉及一种电沉积壳聚糖-离子液体-酶 复合膜制备修饰电极的方法。
背景技术：
生物传感器是近几十年发M来新型传感器技术，具有分析速度快、 使用方便等优点，在生物医学、临床诊断、工业控制、环境监测、食品医 药工业等领域具有重要应用价值。酶修饰电极是生物传感器研究的热点， 并已发展了多种电极制备方法。酶修饰电极的灵敏度和稳定性是评价酶电 极性能的两个重要指标，酶修饰电极制备过程的可控性是决定酶电极实际 应用的主要因素。酶固定方法及电子传递促进剂的选择对于制备响应快、 灵敏度高、稳定性好、使用寿命长的生物传感器至关重要。
离子液体是一类新型的绿色溶剂。与有机溶剂相比，离子液体具有许
多优良的性能，如高的离子导电性；较宽的电化学窗口；蒸汽压低，不易 挥发等。随着近年来离子液体应用的不断深入，人们发现许多酶在离子液 体中具有良好的性能，有利于进行电化学和电催化反应。同时，离子液体 高的离子导电性还可有效促进酶与电极材料间的电子传递。
修饰电极作为生物传感器中的重要部件，其制备方法对生物传感器的 性能有很大影响。现有技术中关于修饰电极制备的如
中国发明专利申请200610017201.8公开了 一种离子液体溶胶-凝胶复 合膜包埋酶制备生物传感器的方法，其主要步骤为将l-丁基，3-曱基咪 唑四氟化硼，四乙氧基硅，水，0.1mol/L的盐酸按照l-2 : 2-4 : 1-2 : 0.05-0.1的体积比例在室温下混合，磁力搅拌2-5小时，室温下放置l-2小时，得 到溶胶A;将酶与0.05mol/L的pH = 6-7的磷酸緩沖溶液按照质量体积比 为1-3 : 50毫克微升的比例混合均匀得溶液B;将溶胶A和溶液B按照 体积比1 : 1-2.5混合均匀，取该混合液均匀涂覆到电极表面，厚度为 0.5-500微米，于0-4'C下放置24-48小时，得生物传感器。
但现有技术中酶修饰电极制备工艺普遍较复杂，制备周期长。
发明内容
本发明是提供一种条件温和，膜厚度可控的电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，主要是针对生物传感器中修饰电极制备方 法的改进。
一种电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备》务饰电极的方法，制备修 饰电极时将电极作为阴极置入含壳聚糖、离子液体和酶的酸性溶液中，通 电进行电沉积，壳聚糖、离子液体和酶附着在阴电极表面，得到修饰电极。
所述的酸性溶液的配制置方法如下
a) 将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.5-5.0%的乙酸或质量百分比浓 度为0.5-5.0°/。的盐酸溶液中，得到溶液A;
溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5-4.0%;
b) 向溶液A中加入离子液体，磁力搅拌l-3小时后，超声10-30分钟， 得到溶液B;
所述离子液体为l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼或l-丁基3-曱基咪唑氯， 离子液体质量为溶液A质量的1-3%;
c) 向溶液B中加入酶，超声10-30分钟，得到酸性溶液； 所述酶为过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、胆固醇氧化酶、
酪胺酸氧化酶、醇氧化酶、醇脱氫酶、漆酶、胆碱脂酶、胆碱氧化酶、胆 红素氧化酶、脂肪酶或多酚氧化酶中的一种或多种，酶在酸性溶液中的浓度为0.01-10mg/mL。
所述的电极为金、铂、玻碳、氧化铟锡。
所述的电沉积时间为1-20分钟，阴电极电位为0 ~ - 2V。
壳聚糖是天然类多糖曱壳素经部分脱乙酰化后得到的直链大分子生 物多糖，化学名为聚(l， 4)-2-氨基-2-脱氧-P-D-葡聚糖。壳聚糖来源丰富， 是环境可再生资源，具有良好的生物相容性。壳聚糖分子中大量的活性氨 基可在酸性环境下质子化，使壳聚糖溶于酸性溶液。
本发明将壳聚糖与离子液体复合作为一种新型酶固定化载体。在壳聚 糖、离子液体和酶的混合溶液中插入电极，接通电源时，溶液中的氢离子 在阴极被还原成氢气。与此同时，阴极表面pH值逐渐增加，并在溶液中 形成一定的pH梯度。由于壳聚糖的溶解性与溶液私复有关，当电极附近 溶液pH值高于壳聚糖pKa时，壳聚糖变为不溶状态并沉积在阴极表面。 将壳聚糖与电子传递促进剂离子液体以及酶相结合，即在壳聚糖溶液中加 入离子液体和酶，可在电极表面电沉积得到壳聚糖-离子液体-酶复合膜， 制备酶修饰电极。
与常规滴涂法制备修饰电极等方法相比，本发明电沉积壳聚糖-离子 液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，条件温和，简便快捷，壳聚糖-离子 液体-酶复合膜厚度可控，并可根据需要控制酶固定量。
壳聚糖具有良好的生物相容性，是优良的酶固定化载体。许多酶在离 子液体中也具有良好的性能。同时，离子液体高的离子导电性可有效促进 酶与电极材料间的电子传递。壳聚糖-离子液体-酶复合膜可使酶具有良好 的生物活性并易于发生电化学和电催化反应。本发明方法制备的壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备的修饰电极响应快，灵敏度高，稳定性好，使用 寿命长。
具体实施例方式
实施例1
将壳聚糖溶于质量百分比浓度为1 %的乙酸溶液中，壳聚糖的质量百
分比浓度为0.5%，加入离子液体l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼，离子液体质 量为壳聚糖溶液质量的1%，磁力搅拌3小时，超声分敎30分钟后加入 lmg/mL辣根过氧化物酶，超声分敎15分钟。将金电极作为阴极，在-lV电 位下电沉积5分钟，即得电沉积壳聚糖-离子液体-辣根过氧化物酶复合膜修 饰电极，得到的修饰电极可用于生物传感器中。
实施例2
将壳聚糖溶于质量百分比浓度为1 %的盐酸溶液中，壳聚糖的质量百 分比浓度为1%,加入离子液体l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼，离子液体质量 为壳聚糖溶液质量的2%，磁力搅拌1小时，超声分散10分钟后加入 2mg/mL葡萄糖氧化酶，超声分散10分钟。将玻碳电极作为阴极，在-1.2V 电位下电沉积8分钟，即得电沉积壳聚糖-离子液体-葡萄糖氧化酶复合膜修 饰电极，得到的修饰电极可用于生物传感器中。
实施例3
将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.5 %的乙酸溶液中，壳聚糖的质量百 分比浓度为1%，加入离子液体l-丁基3-曱基咪唑氯，离子液体质量为壳聚 糖溶液质量的1%,磁力搅拌3小时，超声分散30分钟后加入lmg/mL葡 萄糖氧化酶和2mg/mL辣根过氧化物酶，超声分散10分钟。将铂电极作为 阴极，在-1.5V电位下电沉积5分钟，即得电沉积壳聚糖-离子液体-双酶复 合膜修饰电极，得到的修饰电极可用于生物传感器中。
权利要求
1、一种电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，其特征在于将电极作为阴电极置入含壳聚糖、离子液体和酶的酸性溶液中，通电进行电沉积，壳聚糖、离子液体和酶附着在阴电极表面，得到修饰电极。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述的酸性溶液的配制方 法如下a) 将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.5-5.0%的乙酸或盐酸溶液中，得 到溶液A;溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5-4.0%;b) 向溶液A中加入离子液体，磁力搅拌1-3小时后，超声10-30分钟， 得到溶液B;所述离子液体为l-丁基3-曱基咪唑四氟化硼或l-丁基3-曱基咪唑氯， 离子液体质量为溶液A质量的1-3 。/。；c) 向溶液B中加入酶，超声10-30分钟，得到酸性溶液； 所述酶为过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、胆固醇氧化酶、酪胺酸氧化酶、醇氧化酶、醇脱氢酶、漆酶、胆碱脂酶、胆碱氧化酶、胆 红素氧化酶、脂肪酶或多酚氧化酶中的一种或多种，酶在酸性溶液中的浓 度为0.01-10mg/mL。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的电极为金、铂、 玻碳、氧化铟锡。
4、 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的电沉积时间为1-20 分钟。
5、 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的电沉积时阴电极 电4立为0 ~ - 2V。
全文摘要
本发明公开了一种电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，其特征在于制备修饰时将电极作为阴极置入含壳聚糖、离子液体和酶的酸性溶液中，通电进行电沉积，壳聚糖、离子液体和酶附着在阴电极表面，得到修饰电极。本发明电沉积壳聚糖-离子液体-酶复合膜制备修饰电极的方法，条件温和，简便快捷，壳聚糖-离子液体-酶复合膜厚度可控，并可根据需要控制酶固定量。
文档编号G01N27/327GK101196487SQ20071016484
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者奚凤娜, 林贤福 申请人:浙江大学