一种无酶ecl葡萄糖传感器的制造方法

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一种无酶ecl葡萄糖传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及葡萄糖传感器领域,具体而言,涉及一种无酶ECL葡萄糖传感器。
【背景技术】
[0002] 葡萄糖是细胞新陈代谢的主要能量来源,然而血糖的增高可能会引发患糖尿病的 风险,从而诱发肾衰竭或心脏疾病。因此,葡萄糖检测在临床以及生物化学采样中日益受到 重视,在提高生活质量中扮演着越来越重要的角色。常见的葡萄糖检测方法有高效液相色 谱法、分光光度法、偏振测定法、气相色谱分析法以及电化学方法。
[0003] 自从Clark和Lyons在1962年报道了第一只酶电极以来,酶生物传感器就因其高 的灵敏度,快速的响应和低耗费而广泛地应用于葡萄糖检测中。然而,众所周知,酶是对温 度、PH、有毒物质、湿度都很敏感的物质。例如,葡萄糖氧化酶在pH低于2或者高于8,温度 超过40°C时就很容易失活。所以差的稳定性和重现性是酶传感器的共同缺点。无酶传感器 可较好克服上述酶传感器的缺陷,因此吸引了大量的关注。比如,Ci等利用氧化镍空心微 球在碱性溶液中可以电催化氧化葡萄糖而构建了无酶的电化学葡萄糖传感器。但是在碱性 溶液中的这种检测方法在人血液实际样品的检测中是受限的。为此,非碱性体系的无酶葡 萄糖传感器备受关注。如Cella等构建了一基于葡萄糖-刀豆凝集素蛋白A(ConA)-右旋 糖酐(glucose-ConA-dextran)竞争体系的无酶葡萄糖传感器。由于葡萄糖与ConA的结合 力强于右旋糖酐与ConA的结合力,葡萄糖将与右旋糖酐竞争ConA的结合位点,从而将ConA 带走。由于ConA的屏蔽效应被有效地阻止,从而引起电化学隧道中电导的改变。基于电导 的变化实现葡萄糖的检测。该传感器的检测限达皮摩尔级,显示出高的灵敏度和选择性。 此外,黄静等也基于此竞争反应构建了一开关型电化学生物传感器。由于pH = 8时ConA 带负电,当葡萄糖与右旋糖酐竞争ConA的结合位点而将ConA从电极上带走时,电极表面的 负电荷就会减少,根据电荷的变化以实现葡萄糖的检测。目前,无酶葡萄糖传感器的报道很 多,但关于无酶的电致化学发光(ECL)传感器的研宄很少。
[0004] ECL 阴极发光体,如 luminol,Ru (bpy) 32+,量子点(CdS,CdSe,CdTe and ZnS)等已 被广泛研宄。类石墨相氮化碳g_C3N4,作为新型的碳材料,因其具有无毒、便宜、高的热稳定 性和化学稳定性、易于功能化等特点而引起了很大的关注。特别是具有较好水溶性的超薄 g-C 3N4纳米片,已被广泛地应用于光化学和电化学催化中。如Cheng等利用微量的Cu2+对 g-C 3N4纳米片的发光具有猝灭作用而构建了一个检测Cu 2+的ECL传感器。
[0005] 现有无酶葡萄糖传感器的灵敏性、选择性、稳定性仍需进一步提升。鉴于此,特提 出本发明。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于提供一种无酶ECL葡萄糖传感器。g_C3N4良好的ECL性能与 glucose-ConA-dextran竞争体系的结合,使得该传感器具有高的灵敏度,较好的选择性,稳 定性和重现性。
[0007] 为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
[0008] -种无酶ECL葡萄糖传感器,主要由类石墨相氮化碳(简称为g_C3N4)、茈四甲酸 (简称为PTCA)、苯环化右旋糖酐(简称为DexP)和刀豆凝集素蛋白A(简称为ConA)制成。
[0009] 本发明提供的无酶ECL葡萄糖传感器,主要由g_C3N4、PTCA、DexP和ConA这四种 物质制成,基于ConA与葡萄糖优良的特异性结合性能和g-C 3N4-PTCA纳米复合材料优良的 ECL性能,该传感器能在生理条件下灵敏地测定葡萄糖。
[0010] 优选地,所述g-C3N4为g-C 3N4纳米片;
[0011] 所述无酶ECL葡萄糖传感器通过以下方法制备:
[0012] 先将g_C3N4纳米片与PTCA通过π - π堆积,制成g-C 3N4_PTCA纳米复合材料,修 饰于玻碳电极上;
[0013] 再依次修饰DexP和ConA。
[0014] 本发明将具有优良特性的g_C3N4纳米片与PTCA通过π - π堆积以制成 g-C3N4-PTCA纳米复合材料,以其作为ECL信号探针修饰于电极上;再通过π - π堆积修饰 DexP。借助于DexP与ConA的特异性结合进一步修饰ConA,得到无酶ECL葡萄糖传感器。 将该传感器浸入pH 7. 4的葡萄糖溶液中,葡萄糖将与DexP竞争ConA的结合位点,由于葡 萄糖与ConA显示出更好的亲和力,从而将ConA从电极上带走,ConA的阻碍作用减弱,导致 ECL信号增强。构建的无酶ECL葡萄糖传感器显示出较高的选择性、稳定性和重现性,并且 检测更为灵敏。
[0015] 其中,芳香族化合物茈四甲酸PTCA,作为一种有机茈系染料,具有大的JT电子系 统,良好成膜特性,并且,它还可以促进过硫酸根体系的发光。
[0016] 优选地,所述g_C3N4纳米片与PTCA以重量比为1:0. 9-1. 1进行堆积。更优选为 所述g_C3N4纳米片与PTCA以重量比为1:0. 98-1. 05进行堆积。最优选为所述g-C 3N4纳米 片与PTCA以重量比为1:1进行堆积。堆积得到的g-C3N 4-PTCA纳米复合材料集g-C3N4和 PTCA的优良性能于一体,不但具有好的ECL性能,而且还具有好的成膜性,是构建ECL传感 器的理想材料。该材料用扫描电子显微镜(SEM)进行了观察。SEM图像中观察到的不规则 方形结构为PTCA,且此方形结构边缘模糊化,是因为覆盖上了一层g-C 3N4纳米薄片,表明 g-C3N4-PTCA复合材料成功合成。
[0017] 进一步地,所述g-C3N4-PTCA的制备方法具体为:将g-C 3N4纳米片与PTCA分散在 水中,超声7-9h,得到g-C3N 4-PTCA复合材料。
[0018] 为了使g-C3N4纳米片与PTCA更均一的分散于水中,以利于复合过程的发生,优选 地,所述g_C 3N4纳米片与PTCA的总重量与所述水的重量比为1:950-1050。
[0019] 进一步地,所述g_C3N4纳米片与PTCA堆积后得到g-C 3N4_PTCA纳米复合材料,滴涂 于预处理后的玻碳电极表面,于室温下晾干,然后修饰DexP;
[0020] 所述DexP的体积与所述g-C3N4-PTCA的体积比为1: 0· 9-1. 1。
[0021] 优选地,玻碳电极的预处理方法为:将玻碳电极分别经0.25-0.35 μπι和 0· 04-0. 06 μ m 的 Al2O3粉末抛光;
[0022] 然后依次在蒸馏水、乙醇和二次蒸馏水中超声清洗,将清洗干净的玻碳电极置于 室温下晾干即可;
[0023] 优选地,所述玻碳电极的直径为3. 5-4. 5mm。
[0024] 进一步地,电极修饰DexP Ih后,修饰上Tween20,所述Tween20的体积与所述 g-C3N4-PTCA的体积比为1:0. 9-1. 1。Tween20用于封闭g-C3N4-PTCA上的活性位点以消除 非特异性结合。
[0025] 进一步地,修饰ConA的具体方法为:将所述ConA滴涂在电极上,静置35-45min ;
[0026] 优选地,所述ConA的浓度为2. 5-3. 5mg/mL,所述ConA的体积与所述g-C3N4-PTCA 复合材料的体积比为1:0. 9-1. 1。
[0027] 优选地,将三聚氰胺粉末以升温速率为2. 5-3. 5°C /min升温至595-605°C煅烧,煅 烧的时间为I. 5-2. 5h,自然冷却至室温,生成黄色块状g-C3N4粉末;
[0028] 取所述g_C3N4粉末分散于水中,超声9. 5-10. 5h,得到悬浊液;
[0029] 将所述悬浊液离心,以4900-5200rpm的速率离心4-8min,去除还未剥落的块状 g-C 3N4粉末,上层清液烘干即得所述g-C 3N4纳米片。
[0030] 本发明构建了一基于葡萄糖-右旋糖酐(dextran)-伴刀豆凝集素A(ConA)竞 争体系的新型无酶电致化学发光(ECL)葡萄糖传感器。该传感器是以类石墨相氮化碳 (g-C 3N4)和茈四甲酸(PTCA)制得纳米复合材料(g-C3N4-PTCA),以此作为信号探针修饰于 玻碳电极(GCE)上,进而通过π - π作用修饰上苯环化的右旋糖酐DexP ;然后再通过DexP 特异性吸附ConA。当修饰好的电极浸入葡萄糖溶液中时,葡萄糖与DexP竞争ConA的结合 位点,由于葡萄糖显示出比DexP更强的结合ConA的亲和力,随葡萄糖浓度的增加,更多的 ConA将被葡萄糖从电极上带走,导致ECL信号的增强,从而实现葡萄糖的检测。传感器响 应葡萄糖的线性范围为I X lO
再多了解一些
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