浓度为20mg/mL，葡萄糖氧化酶的活性为 200U/mg。
[0061](4)将酸处理的碳纸裁剪成面积为0.5cm2的方形，分别浸泡于不同pH的含有酶的缓冲溶液中，并在4°C的环境内静置12小时，然后取出碳纸用pH为7.2的PBS缓冲液冲洗碳纸表面，以清洗掉没有固定的酶，最后将其放置在4 °C的环境下6小时，得到葡萄糖氧化酶/碳纸电极(G0xpH=x/CP，其中GOx为葡萄糖氧化酶，X为缓冲溶液pH值)，电极表面形貌如图3所示。由图3中的扫描电镜以及激光共聚焦显微镜照片可知，在pH值为2时获得的电极表面负载的葡萄糖氧化酶最多。
[0062 ]该电极性能测试采用标准三电极体系:G0xpH=x/CP为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，使用电化学工作站CHI 660E(中国上海辰华)室温下进行循环伏安曲线测试，电解液为0.1M pH为7.2的PBS缓冲液，测试之前用高纯氩气鼓泡30分钟。测试结果如图4所示。图4中，自上而下的5条曲线分别为pH = 2孵育，pH = 3孵育，pH = 4孵育，pH = 5孵育，pH = 7孵育。除G0xpH=7/CP电极外(曲线基本无FAD/FADH2电对的氧化还原峰)，其余电极均表现出GOx电化学性能，即出现FAD/FADH2电对的氧化还原峰，说明葡萄糖氧化酶在pH值小于7时，均可附着到碳纸电极表面。
[0063 ]实施例2:葡萄糖氧化酶/碳纸电极(G0xpH=3/CP )性能测试
[0064]电极制备方法同实施例1，其中，步骤(2)中，缓冲溶液的pH值为3。[0065 ]该电极性能测试采用标准三电极体系:G0xpH=3/CP为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，使用电化学工作站CHI 660E(中国上海辰华)室温下进行循环伏安曲线测试，测试之前用高纯氩气鼓泡30分钟。测试结果如图6所示。其中，图6a为电解液为0.1MpH为7.2的PBS缓冲液包含0.ΙΜβ-D-葡萄糖时，工作电极为G0xpH=3/CP的循环伏安图；图6b为电解液为0.1M pH为7.2的？85缓冲液时，工作电极为60￥=3/^的循环伏安图；图6c为电解液为0.1M pH为7.2的PBS缓冲液时，工作电极为没有吸附GOx的碳纸电极的循环伏安图。对比可知，没有吸附GOx时，三维碳纸电极的循环伏安曲线无特征氧化还原峰(图4c);负载GOx后，G0xpH=3/CP电极在没有葡萄糖的电解液中显示出GOx的特征氧化还原峰(FAD/FADH2)，说明在葡萄糖氧化酶以及碳纸电极之间存在直接电子转移，酶的活性中心没有被绝缘蛋白质包裹(图6a);在电解液中添加葡萄糖后，电极G0xph=3/CP的还原峰(-0.6 V左右)电流下降(图6b)，对葡萄糖表现出优异电生物催化学性能，说明电极G0xpH=3/CP对葡萄糖具有催化性能。可见本实施例所制备的电极可以催化葡萄糖氧化，进而可说明此电极可应用于直接电子转移酶生物燃料电池的阳极或直接电子转移酶传感器。
[0066]实施例3直接电子转移酶生物燃料电池(阳极为G0xpH=3/CP)电池性能:
[0067](I)电极G0xpH=3/CP的制备方法与实施例2步骤相同。
[0068](2)酶生物燃料电池的构建:电池结构示意图如图7所示。电池由双隔室组成，两隔室用盐桥连接，盐桥由琼脂和饱和氯化钾溶液组成。
[0069](3)阳极室的电解液为0.1M PBS缓冲液包含0.ΙΜβ-D-葡萄糖，电池工作前用高纯氩气鼓泡30分钟以出去电解液中氧气。
[0070](4)阴极室的阴极为2cm2的铂片，电解液为B-R缓冲液，pH为3，电池工作前用高纯氧气鼓泡30分钟，工作中持续鼓泡以使电解液中的氧气处于饱和状态，工作温度为80?100Γ。
[0071 ]该电池性能测试方法用线性伏安法，功率密度和电流密度如图8所示。最大功率密度为 64yW/cm2。
[0072]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0073]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种电极，其特征在于，包括: 电极载体；以及 生物酶，所述生物酶通过静电吸附固定在所述电极载体上。2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极载体是通过对基材进行酸处理获得的。3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，所述基材是由选自碳纸、巴克纸、石墨烯以及碳纤维的至少之一形成的。4.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述生物酶为葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶。5.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，在将所述生物酶固定在所述电极载体上之前，预先采用缓冲溶液对所述生物酶进行孵育，所述缓冲溶液的PH值是基于所述生物酶的等电点确定的。6.—种制备权利要求1-5任一项所述的电极的方法，其特征在于，包括: (1)提供电极载体； (2)利用静电吸附，将生物酶固定在所述电极载体上，以便获得所述电极。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述电极载体是通过对基材进行酸处理获得的，所述基材是由选自碳纸、巴克纸、石墨烯以及碳纤维的至少之一形成的。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中之前，进一步包括: 利用缓冲溶液对所述生物酶进行孵育。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述生物酶为葡萄糖氧化酶时，所述缓冲溶液的pH为2?5， 优选地，所述缓冲溶液的PH值小于4.2。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述生物酶为葡萄糖脱氢酶时，所述缓冲溶液的pH为8?7.2。11.一种生物传感器，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的电极。12.—种酶生物燃料电池，其特征在于，所述酶生物燃料电池的阳极为权利要求1-5任一项所述的电极。
【专利摘要】本发明公开了电极及其制备方法、生物传感器和酶生物燃料电池。该电极包括：电极载体；以及生物酶，所述生物酶通过静电吸附固定在所述电极载体上。该电极能够实现酶活性中心与电极载体直接电子迁移，电极电学性能较好，在将该电极应用于电池中时，能够获得较高的电池功率密度。
【IPC分类】H01M8/16, H01M4/92, G01N27/26, H01M4/90, H01M4/88, G01N27/327
【公开号】CN105717177
【申请号】CN201610081227
【发明人】胡宗倩, 彭瑞云, 焦树强, 康泽朋, 高亚兵, 喻超
【申请人】中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月4日