专利名称：一种制备电致化学发光生物传感器的方法
技术领域：
本发明属于以IIB-VIA族半导体纳晶(如CdS、 CdSe、 CdTe等)为载体固定 蛋白质等生物分子制备电致化学发光生物传感器的方法。
背景技术：
半导体材料有着独特的光电效应，广泛应用于光电子器件。近年来，IIB-VIA 族组成的半导体纳晶独特的荧光性质，如荧光性质的尺寸效应，荧光谱带异常狭窄， 量子点的荧光极为稳定，且不易漂白，所以逐渐取代传统的荧光试剂，广泛应用于 分析领域，尤其是生命科学领域，如充当细胞和生物组织的标记物。
2002年以来，人们发现了半导体纳晶的电致化学发光现象，引起了人们的极大 兴趣。在工作电极上施加一定正电位或负电位，半导体纳晶转变为纳晶的氧化态或 还原态。在氧化态和还原态湮灭过程中产生半导体纳晶激发态，激发态以光子形式 释放能量回到基态。同时，纳晶的氧化态或还原态与溶液中的一些辅助试剂作用也 能生成半导体纳晶激发态，产生电致化学发光。
电致化学发光具有装置简单、重现性好、原位检测、高灵敏度、宽线性范围、 高选择性和快速准确等特点，已广泛应用于临床疾病诊断。
最新研究表明生物活性物质，HA能充当半导体纳晶的辅助试剂，产生增强 型电致化学发光，其发光强度与HA浓度在一定范围内，成线性关系。而HA是众 多氧化酶与底物作用产物，通过建立对HA高灵敏、快速、定量的检测方法，可以 达到快速准确检测底物。与传统的电化学传感器相比较，电致化学发光传感器具有 更高灵敏度、更宽的线性范围、更高选择性等。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种稳定性好、灵敏度高的IIB-VIA族半导体
纳晶固定蛋白质等生物分子制备电致化学发光生物传感器的方法。
技术方案本发明的技术方案是将IIB-VIA族半导体纳晶用二次蒸馏水配成 胶体溶液，再将生物分子溶液加入到所配成的胶体溶液中形成混合液，然后将混合液滴涂于电极表面，待溶剂80 95%被蒸发后，用戊二醛蒸气交联方法制备电致化 学发光生物传感器。
胶体溶液中，CdS、 CdSe、 CdTe的IIB-VIA族半导体纳晶的浓度为1 4 mg/ml。生物分子与半导体纳晶的质量比为1 : 1 3 : 1。所述半导体纳晶的粒径为 5 50擺。
所述生物分子为葡萄糖氧化酶、黄嘌呤氧化酶、多酚氧化酶、酪氨酸酶、半乳糖氧 化酶、脲酸酶、过氧化物酶、胆碱氧化酶、乙酰胆碱脂酶、谷氨酸氧化酶、胆固醇 氧化酶、丙酮酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、肌氨酸氧化酶、乙醇脱氢酶、乙醇氧化 酶、乳酸脱氢酶、乳酸氧化酶、超氧化物歧化酶、脲酶、赖氨酸氧化酶、亚硫酸盐 氧化酶、漆酶、脂肪酶或异柠檬酸脱氢酶中的一种。所述戊二醛蒸气交联方法是将 电极置于戊二醛的饱和蒸气中交联15分钟，再放在冰箱中冷藏。
有益效果采用本发明方法制备出的生物传感器稳定性好、灵敏度高、重现性 好，而所需的生物分子的量少。由于制作方法也较为简单，所以投入市场的可能性 较大。IIB-VIA族半导体纳晶制备简单、来源广泛，可选择性地使用不同的纳晶固 定材料可制备不同功能的生物传感器，可广泛用于医学、食品、环境等领域，具有 较高的经济效益。
具体实施例方式
本发明所采用的电极为本领域公知的各种基底电极。
将IIB-VIA族半导体纳晶(如CdS、 CdSe、 CdTe等)用二次蒸馏水配成胶体 溶液，再将生物分子溶液加入到所配成的胶体溶液中形成混合液，然后将混合液滴 涂于基底电极表面，待溶剂80 95%被蒸发后，用戊二醛蒸气交联方法制备电致化 学发光生物传感器。
上述胶体溶液的浓度为l~4mg/ml。合适的胶体浓度目的是有利于控制修饰 膜厚度，使传感器具有高灵敏度和快速响应。
混合液中，生物分子与半导体纳晶的质量比为1 : 1 3 : 1。合适的质量比目的
是使传感器具有最高的响应。
滴涂在电极表面的生物分子和半导体纳晶混合溶的体积为20~50 W。滴涂量过少 传感器的灵敏度将降低。滴涂量过大，传感器响应时间将延长，膜的渗透性将降低。 为了使半导体纳晶既具有较大的比表面积，较高的电致化学发光效率，本发明选用的半导体纳晶的粒径为5 50 nm。
所述生物分子在催化底物作用时，消耗氧气或能生成HA。
生物分子可以为葡萄糖氧化酶、黄嘌呤氧化酶、多酚氧化酶、酪氨酸酶、半乳 糖氧化酶、脲酸酶、过氧化物酶、胆碱氧化酶、乙酰胆碱脂酶、谷氨酸氧化酶、胆 固醇氧化酶、丙酮酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、肌氨酸氧化酶、乙醇脱氢酶、乙醇 氧化酶、乳酸脱氢酶、乳酸氧化酶、超氧化物歧化酶、脲酶、赖氨酸氧化酶、亚硫 酸盐氧化酶、漆酶、脂肪酶、异柠檬酸脱氢酶中的任何一种。
本发明所述戊二醛交联方法是将电极置于戊二醛的饱和蒸气中交联15分钟，再 放在冰箱中冷藏。
制备葡萄糖氧化酶电致化学发光传感器实例
步骤l:将圆盘玻碳电极(面积为3mm2)在蘸有三氧化二铝水溶液的纱布上打 磨至镜面，再用二次蒸馏水超声洗涤5分钟，烘千。
步骤2:用二次蒸馏水配制浓度为2mg/ml的纳晶CdS胶体溶液。纳晶CdS粒径 为5~50 nm。
步骤3:制备浓度为2 mg/ral的葡萄糖氧化酶溶液。
步骤4:以葡萄糖氧化酶和纳晶CdS的质量比为2: l混合，形成混合液。
步骤5:取45W该混合液均匀滴涂于圆盘玻碳电极表面，待溶剂约90%被蒸发 后，将电极置于戊二醛的饱和蒸气中交联15分钟，然后放在冰箱中冷藏，即形成了 基于CdS纳晶-葡萄糖氧化酶复合物生物膜的葡萄糖传感器。
该生物传感器对葡萄糖溶液的响应时间小于6秒；测量葡萄糖溶液的线性范围 为10南~100 mM;使用寿命为半年；检测下限为10幽；电极制备的重现性好(5 支酶电极同时制备，用于同一测量的相对标准偏差为5. 13%);传感器具有较高的操 作稳定性，传感器在1 mM葡萄糖溶液中连续测量100次后，响应电流基本保持不 变，相对标准偏差(RSD)仅为3.0%。
采用类同的方法，可分别制备成酪氨酸酶、半乳糖氧化酶、脲酸酶、过氧化物 酶、胆碱氧化酶、谷氨酸氧化酶、胆固醇氧化酶、丙酮酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、 肌氨酸氧化酶、乙醇脱氢酶、乙醇氧化酶、乳酸脱氢酶、乳酸氧化酶、超氧化物歧 化酶、脲酶、赖氨酸氧化酶、亚硫酸盐氧化酶、漆酶、脂肪酶、异柠檬酸脱氢酶传 感器，用于相应底物的测定。
权利要求
1、一种制备电致化学发光生物传感器的方法，其特征在于将IIB-VIA族半导体纳晶用二次蒸馏水配成胶体溶液，再将生物分子溶液加入到所配成的胶体溶液中形成混合液，然后将混合液滴涂于电极表面，待溶剂80～95％被蒸发后，用戊二醛蒸气交联方法制备电致化学发光生物传感器。
2、 根据权利要求1所述制备电致化学发光生物传感器的方法，其特征在于胶 体溶液中，CdS、 CdSe、 CdTe的IIB-VIA族半导体纳晶的浓度为1 4 mg/ml。
3、 根据权利要求1所述制备电致化学发光生物传感器的方法，其特征在于生 物分子与半导体纳晶的质量比为1 : 1 3 : 1。
4、 根据权利要求1所述制备电致化学发光生物传感器的方法，其特征在于所 述半导体纳晶的粒径为5 50 nm。
5、 根据权利要求1所述制备电致化学发光生物传感器的方法，其特征在于所 述生物分子为葡萄糖氧化酶、黄嘌呤氧化酶、多酚氧化酶、酪氨酸酶、半乳糖氧化 酶、脲酸酶、过氧化物酶、胆碱氧化酶、乙酰胆碱脂酶、谷氨酸氧化酶、胆固醇氧 化酶、丙酮酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、肌氨酸氧化酶、乙醇脱氢酶、乙醇氧化酶、 乳酸脱氢酶、乳酸氧化酶、超氧化物歧化酶、脲酶、赖氨酸氧化酶、亚硫酸盐氧化 酶、漆酶、脂肪酶或异拧檬酸脱氢酶中的一种。
6、 根据权利要求1所述制备电致化学发光生物传感器的方法，其特征在于所 述戊二醛蒸气交联方法是将电极置于戊二醛的饱和蒸气中交联15分钟，再放在冰箱 中冷藏。
全文摘要
一种制备电致化学发光生物传感器的方法属于以IIB-VIA族半导体纳晶(如CdS、CdSe、CdTe等)为载体固定蛋白质等生物分子制备电致化学发光生物传感器的方法。将IIB-VIA族半导体纳晶用二次蒸馏水配成胶体溶液，再将生物分子溶液加入到所配成的胶体溶液中形成混合液，然后将混合液滴涂于电极表面，待溶剂80～95％被蒸发后，用戊二醛蒸气交联方法制备电致化学发光生物传感器。采用本发明方法制备出的生物传感器稳定性好、灵敏度高、重现性好，而所需的生物分子的量少。
文档编号G01N21/62GK101620185SQ20091018322
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者丁收年, 孙岳明, 牛晓伟 申请人:东南大学