专利名称：聚吡咯－壳聚糖－酶复合膜修饰电极的电化学制备方法
技术领域：
本发明涉及修饰电极的制备方法，特别是涉及一种聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法。
背景技术：
导电高分子是上世纪70年代发展起来的一个新的研究领域，由于其特殊的结构与优良的物理化学性能，使其在电极材料、修饰电极、酶电极、电磁显示等方面有着广阔的应用前景，其中具有共轭双键的导电高分子聚吡咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其他导电高分子相比，因具有电导率较高、易成膜、柔软、无毒等优点而日益受到人们关注。聚吡咯修饰的酶电极是生物传感器研究的热点，并已发展了多种制备方法。壳聚糖是天然甲壳素经过部分脱乙酰化后通过β _1，4糖苷键连接得到的衍生物，是一类结构类似于纤维素的氨基多糖大分子。壳聚糖分子中大量的活性氨基可在酸性环境下质子化，使其溶于酸性溶液。壳聚糖具有生物相容性好、价格低廉、来源丰富等优点， 是环境可再生资源，已成为广泛使用的酶固定化载体。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的影响。酶修饰电极的灵敏度与稳定性是评价酶电极性能的重要指标，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。酶固定方法的选择对于制备响应快、灵敏度高、稳定性好、使用寿命长的传感器至关重要。但现有技术中酶修饰电极制备工艺一般较复杂，制备周期长。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有不足而提出的一种聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，该方法工艺简单、容易操作、制备周期短。本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，包括有以下步骤1)将壳聚糖溶于0. 01-lmol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0. 5-5% ；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为 0.1-0. 4mol/L ；3)向溶液B中加入酶，超声10-30分钟，得到溶液C，酶在溶液C中的浓度为 0. 01-lmg/mL ；4)将阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。按上述方案，所述的工作电极为金、钼、玻碳或氧化铟锡导电玻璃；按上述方案，步骤4)所述的电化学合成时阴极电位为-0. 5 -2V ；按上述方案，步骤4)所述的电化学合成的合成时间为1-30分钟；
按上述方案，所述的酶为过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或胆固
醇氧化酶。本发明将聚吡咯与壳聚糖复合作为一种新型酶固定化的载体，将阴极置于壳聚糖、吡咯单体与酶的混合溶液中通电，溶液中的硝酸根离子与氢离子得电子反应在阴极电极附近生成NO+离子。NO+离子具有强氧化性，进而氧化吡咯单体成为聚吡咯沉积在阴极表面。与此同时，阴极附近的PH值随着氢离子被消耗而增加，导致壳聚糖变为不溶状态也沉积在阴极表面。这样壳聚糖、聚吡咯与酶相结合，可在阴极表面电沉积得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜的修饰电极。与已有技术相比较，本发明已达到的技术效果壳聚糖来源丰富，具有良好的生物相容性，是优良的酶固定载体。而且在制备方法上，将聚吡咯的阴极聚合与壳聚糖的电沉积电相结合，一步法在阴极表面得到了聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜。聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜可使酶具有良好的生物活性并有利于发生电化学催化反应。本发明的制备方法条件简单，容易操作，聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜厚度可控，酶固定量可控。
具体实施例方式为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1 1)将壳聚糖溶于0. lmol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5% ；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0. Imol/ L；3)向溶液B中加入过氧化物酶酶，超声10分钟，得到溶液C，过氧化物酶酶在溶液 C中的浓度为0. lmg/mL4)将金电极作为阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，阴极电位为-0. 6V，电化学合成时间为5分钟，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。实施例2 1)将壳聚糖溶于0. 3mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0. 2mol/ L；3)向溶液B中加入葡萄糖氧化酶，超声20分钟，得到溶液C，葡萄糖氧化酶在溶液 C中的浓度为0. 5mg/mL ；4)将钼电极作为阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，阴极电位为-0. 8V,电化学合成时间为10分钟，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。实施例3 1)将壳聚糖溶于0. 5mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为2% ；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0. 3mol/ L；3)向溶液B中加入乳酸氧化酶，超声15分钟，得到溶液C，乳酸氧化酶在溶液C中的浓度为0. 4mg/mL ；4)将玻碳电极作为阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，阴极电位为-1. 2V, 电化学合成时间为10分钟，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。实施例4 1)将壳聚糖溶于0. 05mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0. 25mol/ L；3)向溶液B中加入脂肪酶，超声30分钟，得到溶液C，脂肪酶在溶液C中的浓度为 0. 5mg/mL ；4)将氧化铟锡导电玻璃电极作为阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，阴极电位为-1. 0V,电化学合成时间为15分钟，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。实施例5 1)将壳聚糖溶于0. 08mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.6% ；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0. 15mol/ L；3)向溶液B中加入胆固醇氧化酶，超声20分钟，得到溶液C，胆固醇氧化酶在溶液 C中的浓度为0. lmg/mL ；4)将氧化铟锡导电玻璃电极作为阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，阴极电位为-0. 7V，电化学合成时间为25分钟，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。实施例6 1)将壳聚糖溶于0. 4mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为2.5% ；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0. 3mol/ L；3)向溶液B中加入乳酸氧化酶，超声30分钟，得到溶液C，乳酸氧化酶在溶液C中的浓度为0. 6mg/mL ；4)将金电极作为阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，阴极电位为-0. 8V,电化学合成时间为15分钟，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明；在此不一一列举实施例。本发明的工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
权利要求
1.聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，包括有以下步骤1)将壳聚糖溶于0.01-lmol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0. 5-5% ；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0.1-0. 4mol/L ；3)向溶液B中加入酶，超声10-30分钟，得到溶液C，酶在溶液C中的浓度为0.Ol-Img/mL ；4)将阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面， 即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。
2.按权利要求1所述的聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，其特征在于所述的工作电极为金、钼、玻碳或氧化铟锡导电玻璃。
3.按权利要求1或2所述的聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法， 其特征在于步骤4)所述的电化学合成时阴极电位为-0. 5 -2V。
4.按权利要求3所述的聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，其特征在于步骤4)所述的电化学合成的合成时间为1-30分钟。
5.按权利要求1或2所述的聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法， 其特征在于所述的酶为过氧化物酶、葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或胆固醇氧化酶。
全文摘要
本发明涉及一种聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，包括有以下步骤1)将壳聚糖溶于0.01-1mol/L硝酸溶液中，得到溶液A，溶液A中壳聚糖的质量百分比浓度为0.5-5％；2)向溶液A中加入吡咯单体，得到溶液B，吡咯单体在溶液B中的浓度为0.1-0.4mol/L；3)向溶液B中加入酶，超声10-30分钟，得到溶液C，酶在溶液C中的浓度为0.01-1mg/mL；4)将阴极置于溶液C中，通电进行电化学合成，聚吡咯、壳聚糖与酶附着在阴极表面，即得到聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极。本发明优点制备方法条件简单，容易操作，聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜厚度可控，酶固定量可控。
文档编号G01N27/327GK102262114SQ20111010133
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者刘仿军, 刘洋, 李亮, 郑华明, 鄢国平, 陈郁勃 申请人:武汉工程大学