专利名称：基于封装二茂铁的分子筛葡萄糖生物传感器的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种分子筛酶电极准确、快速、灵敏的测定人体血清中葡萄糖含量的新方法，属于电分析检测技术领域。
背景技术：
糖尿病是一种严重威胁人类健康的疾病，发病率逐年提高，在发达国家已被列为仅次于心血管疾病及肿瘤之后的第三大疾病。葡萄糖进入人体循环系统，与血液结合称为血糖，血糖含量变化常可反映糖在体内代谢的状况。因此，快速、准确的检测血液或体液中的葡萄糖浓度，对糖尿病患者来说十分重要。目前，测试血液葡萄糖浓度的方法主要有显色法、荧光法和酶电极法，其中，酶电极法由于操作速度快、测定方法简单，正在被广泛使用。沸石分子筛是具有均勻微孔结构的一类硅铝酸盐，硅铝沸石分子筛的骨架由SiO4 四面体和AlO4四面体组成。SiO4四面体和AlO4四面体通过氧桥相互联接，形成多元环，而各种不同形式的多元环又通过氧桥相互联接，形成具有三维结构的空腔，此空腔被称之为晶穴或笼。沸石分子筛在应用上的巨大成功，除了结构的特殊性及种类的多样化外，与它们结构和性能的可修饰性有密切的关系。本发明将电活性物质二茂铁组装于NaY沸石分子筛的空腔内，利用分子筛孔口尺寸对出入分子所具有的立体限制作用，有效避免了二茂铁的泄漏问题，并且物理吸附的二茂铁分子可以在空腔内自由移动，加快了电子转移。利用该封装的复合材料结合碳糊电极的优势，制备出高灵敏度、高稳定性、可更新的葡萄糖生物传感器，并成功的用于人体血清中葡萄糖的检测。
发明内容
本发明目的是建立一种准确、快速、灵敏的测定人体血清中葡萄糖含量的新方法， 具体过程如下
1. 二茂铁/分子筛复合材料的制备
a.将不同硅铝比(SiO2和Al2O3摩尔数之比，I(TlOO)的NaY分子筛在550°C焙烧3小时，冷却后压成薄片。b.采用物理吸附法将二茂铁吸附于分子筛的孔道内。施加的温度8(T100°C，时间8 10小时，分子筛压片由白色变为蓝绿色。2. 二茂铁/分子筛复合材料酶电极的制备
a.电极外壳制备取一支6 cm长的玻璃管(内径为4. 5 mm)，两端在砂纸上打磨平滑， 超声清洗干净，晾干，备用。b.复合材料碳糊电极的制备将光谱纯石墨粉、二茂铁/分子筛复合材料和液体石蜡按照质量比为1:0. 03:0.5的比例，置于玛瑙研钵中，充分研磨成碳糊；然后将碳糊装入步骤a所得的电极外壳内，插入铜棒作为电接触，压实并将电极表面打磨成平面，然后用滤纸擦去多余的碳糊，二次水淋洗备用。
c.复合材料酶电极的制备所制备的碳糊电极置于0. 1 M的磷酸氢二钠一磷酸二氢钠缓冲溶液中(PBS，pH = 7.0)，安装三电极体系，饱和甘汞电极为参比电极，钼片电极为对电极，在-0.2到0.6 V范围内进行多圈伏安扫描，待稳定后，电极浸泡在5 mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液中，置于4 0C冰箱中过夜。使用前用0.1 M的PBS冲洗掉表面的葡萄糖氧化酶，并在酶电极表面涂一层Nafion膜(全氟磺酸质子交换膜)保护。3. 二茂铁/分子筛复合材料酶电极对人体血清中葡萄糖含量的测定
将所制备的酶电极置于0. 1 M的PBS (pH = 7.0)缓冲溶液中，安装三电极体系，饱和甘汞电极为参比电极，钼片电极为对电极，选择电流-时间曲线模式，启动电化学工作站， 在施加0. 35 V电位且连续搅拌的情况下，向底液中加入稀释5倍的血清样品，采用标准加入法测定血清中葡萄糖的含量。实验平行测定4次。结果表明血清中葡萄糖的含量是2. 94 mM (相对标准偏差0.90%)，与当地医院所提供的3. 12 mM近似。利用该方法可实现对人体血清中葡萄糖含量快速、准确的测定。
图1是本发明中制备的酶电极测定人体血清中葡萄糖含量的电流-时间曲线。a， b，c分别为稀释的人体血清样品和不同浓度的葡萄糖标准样品的电流信号
图2是本发明中制备的酶电极对血清中几种干扰物质的抗干扰实验。a，b，C，d，e分别为葡萄糖、对乙酰氨基酚、尿酸、多巴胺、抗坏血酸。结果表明酶电极的抗干扰能力强。
具体实施例方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例1
本实施例中的具体过程如下 1. 二茂铁/分子筛复合材料的制备
a.硅铝比为90的NaY分子筛在550°C焙烧3小时，冷却后压成薄片
b.密闭系统中分别放入二茂铁和分子筛薄片，在二茂铁的升华温度(100°C)反应10 小时，分子筛薄片由白色变为蓝绿色。c.分子筛薄片研磨成粉，超声洗涤，除去吸附在分子筛外表面的二茂铁。2. 二茂铁/分子筛复合材料酶电极制备
a.电极外壳制备取一支6 cm长的玻璃管(内径为4. 5 mm)，两端在砂纸上打磨平滑， 超声清洗干净，晾干，备用。b.复合材料碳糊电极的制备将光谱纯石墨粉、二茂铁/分子筛复合材料和液体石蜡按照质量比为1:0. 03:0.5的比例，置于玛瑙研钵中，充分研磨成碳糊；然后将碳糊装入步骤a所得的电极外壳内，插入铜棒作为电接触，压实并将电极表面打磨成平面，然后用滤纸擦去多余的碳糊，二次水淋洗备用。c.复合材料酶电极的制备所制备的碳糊电极置于0. 1 M的PBS (pH = 7.0)缓冲溶液中，安装三电极体系，饱和甘汞电极为参比电极，钼片电极为对电极，在-0. 2到0. 6 V范围内进行多圈伏安扫描，待稳定后，电极浸泡在5 mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液中，置于4 0C冰箱中过夜。使用前用0.1 M的PBS冲洗掉表面的葡萄糖氧化酶，并在酶电极表面涂一层Nafion膜保护。3. 二茂铁/分子筛复合材料酶电极对人体血清中葡萄糖含量的测定
将所制备的酶电极置于0. 1 M的PBS (pH = 7.0)缓冲溶液中，安装三电极体系，饱和甘汞电极为参比电极，钼片电极为对电极，选择电流-时间曲线模式，启动电化学工作站， 在施加0. 35 V电位且连续搅拌的情况下，向底液中连续加入稀释5倍的血清样品，采用标准加入法测定血清中葡萄糖的含量。实验平行测定4次。结果表明血清中葡萄糖的含量是 2.94 mM (相对标准偏差0.90%)，与当地医院所提供的3. 12 mM近似。利用该方法可实现对人体血清中葡萄糖含量的快速、准确的测定。本发明的方法，酶电极制备简单，易于更新，测定灵敏度高，重现性和稳定性好，抗干扰能力强，可实现对人体血清中葡萄糖含量的准确测定。
权利要求
1. 一种基于封装二茂铁的分子筛葡萄糖生物传感器的制备方法，其特征在于该方法具有以下步骤二茂铁/分子筛复合材料的制备a.将SW2和Al2O3摩尔数之比为1(Γ100的NaY分子筛在550°C焙烧3小时，冷却后压成薄片；b.采用物理吸附法将二茂铁吸附于分子筛的孔道内；施加的温度8(T10(TC，时间 8^10小时，分子筛压片由白色变为蓝绿色；二茂铁/分子筛复合材料酶电极的制备c.电极外壳制备取一支6cm长的玻璃管，内径为4. 5 mm，两端在砂纸上打磨平滑， 超声清洗干净，晾干，备用；d.复合材料碳糊电极的制备将光谱纯石墨粉、二茂铁/分子筛复合材料和液体石蜡按照质量比为1:0. 03:0.5的比例，置于玛瑙研钵中，充分研磨成碳糊；然后将碳糊装入步骤c所得的电极外壳内，插入铜棒作为电接触，压实并将电极表面打磨成平面，然后用滤纸擦去多余的碳糊，二次水淋洗备用；e.复合材料酶电极的制备所制备的碳糊电极置于0.1 Μ、pH值为7. 0的磷酸氢二钠一磷酸二氢钠缓冲溶液中，安装三电极体系，饱和甘汞电极为参比电极，钼片电极为对电极，在-0.2到0.6 V范围内进行多圈伏安扫描，待稳定后，电极浸泡在5 mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液中，置于4 0C冰箱中过夜；使用前用0. 1 M的磷酸氢二钠一磷酸二氢钠缓冲溶液冲洗掉表面的葡萄糖氧化酶，并在酶电极表面涂一层全氟磺酸质子交换膜保护。
全文摘要
本发明涉及一种基于封装二茂铁的分子筛葡萄糖生物传感器的制备方法，属于电分析检测技术领域。该方法是先制备二茂铁/分子筛复合材料，将SiO2和Al2O3摩尔数之比为10~100的NaY分子筛在550℃焙烧3小时，冷却后压成薄片；采用物理吸附法将二茂铁吸附于分子筛的孔道内；制备二茂铁/分子筛复合材料酶电极包括电极外壳制备，复合材料碳糊电极的制备，复合材料酶电极的制备。本发明主要是利用简单的升华法成功将电活性媒介体二茂铁分子吸附在NaY沸石分子筛的超笼中，封装在分子筛中的二茂铁保持了电化学活性且可以有效避免泄漏。利用二茂铁/分子筛复合材料制备的碳糊电极，实现了人体血清中葡萄糖的快速测定。该方法制备简单，测定灵敏度高，重现性和稳定性好，抗干扰能力强。
文档编号G01N27/26GK102207482SQ20111008390
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者周小娟, 徐甲强, 房庆华, 董俊萍, 金承丽 申请人:上海大学