纤维充分吸附多酚氧化酶，形成多酚氧化酶/P (AN-co-AA)碳纤维混合溶液。
[0027]随后再向多酚氧化酶/P(AN-co-AA)碳纤维混合溶液中加入壳聚糖/醋酸溶液，壳聚糖/醋酸溶液的溶质与多酚氧化酶/P(AN-co-AA)碳纤维混合溶液中总溶质的投料质量比为1:20，搅拌使其混合均匀，即得含酶的P (AN- CO-AA)基碳纤维混合溶剂一一P(AN-co-AA)碳纤维/壳聚糖/多酚氧化酶混合溶液。
[0028]5、制备电极:
将10 μ L的P (AN-co-AA)碳纤维/壳聚糖/多酚氧化酶混合溶液滴涂在洁净的玻碳电极表面，在干燥器中常温干燥，至电极完全干燥时电极制备完成。
[0029]二、实施例 2:
1、制备前驱体纤维:
将单体衣康酸摩尔含量为30%的丙烯腈-衣康酸共聚物(P (AN-co-1A))与N，N- 二甲基甲酰胺混合，在60°C的水浴中加热搅拌6h，配置成浓度为12w%的丙烯腈-丙烯酸共聚物纺丝液。
[0030]在纺丝电压12KV，纺丝距离12cm的条件下，以丙烯腈-丙烯酸共聚物纺丝液为原料进彳丁静电纺丝制，制得如驱体纤维--P (AN-co-1A)纳米纤维。
[0031]2、对前驱体P (AN-co-AA)纳米纤维进行预氧化和碳化处理:
将P (AN-co-AA)纳米纤维于管式炉中，以3°C /min的速率升至300°C，保温2h，随后以5 0C /min的速率升至600 °C，保温3h，随后冷却至室温，取得P (AN-co-AA)基碳纤维。
[0032]3、制备P (AN-co-AA)碳纤维悬浮液:
将P (AN-co-1A)基碳纤维研磨后置于去离子水中，超声震荡30min，配置成P(AN-co-1A)基碳纤维含量为2mg/mL的P (AN-co-AA)碳纤维悬浮液，备用。超声频率为20?ΙΟΟΚΗζ，超声时间为30min?2h。
[0033]4、配制含酶的P (AN- co-AA)基碳纤维混合溶剂:
分别配置浓度为8mg/mL的血红蛋白酶水溶液和浓度为2 w%。的全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物水溶液。
[0034]将血红蛋白酶水溶液与P (AN-co-AA)碳纤维悬浮液混合，混合时血红蛋白酶水溶液中的溶质与P(AN-co-AA)碳纤维悬浮液中的溶质的质量比为1:2，经搅拌使碳纤维充分吸附血红蛋白酶，形成血红蛋白酶/P(AN-co-AA)碳纤维混合溶液。
[0035]随后再向血红蛋白酶/P(AN-co-AA)碳纤维混合溶液中加入全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物水溶液，全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物水溶液的溶质与血红蛋白酶/P(AN-co-AA)碳纤维混合溶液的总溶质的投料质量比为1:14，搅拌使其混合均匀，即得含酶的P (AN-co-AA) 基碳纤维混合溶剂一一P (AN-co-AA)碳纤维/全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物/血红蛋白酶混合溶液。
[0036]5、制备电极:
将10 μ L的P (AN-co-AA)碳纤维/全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物/血红蛋白酶混合溶液滴涂在洁净的玻碳电极表面，在干燥器中常温干燥，至电极完全干燥时电极制备完成。
[0037]三、生物传感效果:
将实施例一制成的复合膜电极表面进行扫描电镜分析，其扫描电镜图如图1所示。从图1中可见:此种复合膜表面有较多直径为1-2 μ m的孔洞，且膜表面十分粗糙。此种形貌有利于底物在膜间的交换，并极大地提升了酶于底物的接触面积，增加了活性反应位点，可极大地提升其对底物的电化学响应性能。
[0038]使用三电极体系来检测电极的电化学反应，工作电极为壳聚糖-P(AN-CO^VA)基碳纤维-多酚氧化酶/玻碳电极，其直径为3_ ;铂丝电极为对电极；饱和甘汞电极为参比电极，所有测量均在0.1M的磷酸缓冲溶液中进行。
[0039]通过保持扫描电位为-0.2 V，在含有10 μΜ底物的0.1M的磷酸缓冲溶液(ρΗ=6.5)中测量电极的响应电流，即可得到该电极的灵敏度。每隔30s加入10 μΜ底物，测定其响应时间与响应电流的关系，即为图2所示曲线。而根据此图换算成底物浓度与其响应电流的关系，即得到图3。实施例一产品的修饰膜电极对儿茶酚的检测范围为4nM-0.08mM灵敏度为1946.2ImAiT1CnT2,线性相关系数为0.9974。表观米氏常数为0.19mM。
[0040]由图2、3可见，为保证本发明制成的产品作为可商用的生物传感器，需保证响应电流与儿茶酚浓度为线性关系，经过线性拟合，该电极在儿茶酚浓度4nM-0.0SmM为之间时，响应电流与儿茶酚浓度为线性关系。
[0041]米氏常数代表电极中酶与底物的结合能力，其值越低，结合效果越好。其值可由线性关系曲线求出。
[0042]实施例二产品的修饰膜电极对双氧水的线性范围为1M -30mM，灵敏度为5.56mAM_1cm^2,线性相关系数为0.998。表观米氏常数为1.67mM。
【主权项】
1.基于丙烯腈共聚物基纳米碳纤维复合材料的生物传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将丙烯腈共聚物通过静电纺丝制备取得前驱体纤维； 2)对前驱体纤维进行预氧化和碳化处理，取得P(AN-co-AA)基碳纤维； 3)在超声条件下，将粉碎后的P(AN-co-AA)基碳纤维分散于去离子水中，配置成P (AN-co-AA)碳纤维悬浮液； 4)将P(AN-co-AA)碳纤维悬浮液、酶和粘合剂混合形成含酶的P(AN- co_AA)基碳纤维混合溶剂； 5)将含酶的P(AN- C0-AA)基碳纤维混合溶剂滴涂至电极表面，干燥后即得生物传感器。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤I)中所述丙烯腈共聚物中共聚单体为丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的任意两种，各单体的摩尔含量为10?50%。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤2)中预氧化处理时，以I?3 0C /min的升温速率，将环境温度升至200?300°C后保温2?3h。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤2)中碳化处理时，以5?10C /min的升温速率，将环境温度升至600?900°C后保温2?3h。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤3)制成的P(AN-C0-AA)碳纤维悬浮液中P(AN-co-AA)碳纤维的含量为I?20mg/mL。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤4)中先将酶的水溶液与P(AN-C0-AA)碳纤维悬浮液混合均匀取得含酶的P (AN- co-AA)基碳纤维混合溶剂，然后再混入粘合剂。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述酶的水溶液中酶与P(AN-co-AA)碳纤维悬浮液中P(AN-co-AA)碳纤维的混合质量比为1:10?10:1。
8.根据权利要求6或7所述制备方法，其特征在于，所述粘合剂与含酶的P(AN-co-AA)基碳纤维混合溶剂中溶质的混合质量比为1:5?20。
9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述粘合剂为壳聚糖、全氟磺酸-聚四氟乙稀共聚物、Laponite或水滑石中的至少任意一种。
【专利摘要】基于丙烯腈共聚物基纳米碳纤维复合材料的生物传感器的制备方法，属于生物传感器的制备技术领域，本发明通过丙烯腈共聚物电纺纤维碳化处理后制备多孔含氮纳米碳纤维，通过预氧化和碳化处理对纳米碳纤维进行改性，共聚组分在碳化时热解生成气体，在纳米碳纤维表面留下孔隙，增加了碳纤维的比表面积和孔积率，同时此种碳纤维表面由于高含量的共聚组分影响了环化反应的进行，其表面具有较高的含氮基团，使碳纤维与酶的相容性能与亲水性能增加，同时碳纤维的引入相较于传统酶固载材料具有更高的电导率，促进底物与电极表面的电子传递，致使此种生物膜电极具有更高的底物响应性能。
【IPC分类】G01N27-327
【公开号】CN104849333
【申请号】CN201510271640
【发明人】薛怀国, 王天巩, 徐春江
【申请人】扬州大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月26日