专利名称：一种电化学传感器的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于金纳米颗粒与磁性四氧化三铁纳米粒子的电化学传感器的 在检测小分子化合物或蛋白质上的应用。本发明电化学传感器可应用于过氧化氢的检测， 此检测方法具有良好的稳定性，灵敏度高，且操作简单。
背景技术：
金纳米粒子(GNPs)是最稳定的贵金属纳米粒子，由于具有的优异的性能而优于其 他类型的纳米粒子，如导电性，生物相容性和催化活性，以及可以大大提高电极表面积而被 应用于电化学传感器领域(Li XX，Shen LH, Zhang DD, et al. Biosens Bioelectron. 2008 Jun 15; 23 (11): 1624-30)。另外，适当尺寸和功能化的金纳米粒子接近酶的氧化还 原中心,作为“纳米导线”来增强酶的活性(Willner I，Baron R, Willner B. Biosens Bioelectron. 2007 Apr 15;22 (9-10)1841-52; Xiao Y, Patolsky F, Katz E, et al. Science. 2003 Mar 21 ； 299 (5614) 1877-81.)。金纳米粒子在聚电解质多层膜中也可 显着改善高密度薄膜电子传输特性( Yu AM, Liang ZJ, Cho JH, Caruso F. Nano Lett. 2003 Sep ； 3 (9): 1203-7) 0纳米金颗粒主要是通过化学合成方法，利用物理吸附或 化学连接在电极表面(Zhang SX, Wang N, Yu HJ, et al. Bioelectrochemistry. 2005 Sep;67(1)15-22)。磁性四氧化三铁纳米粒子(FNPs)是一种应用广泛地应用于组织成像，基因靶 向，蛋白富集和生物传感器。最近报道了纳米四氧化三铁具有类似过氧化氢酶和Fenton 试剂的性质，其催化活性高，稳定性强，受温度和PH等影响小，结果表明了其性质要优 于天然存在的酶(Gao LZ, Zhuang J, Nie L, et al. Nature Nanotechnology. 2007 S印;2(9) 577-83)。已被应用于过氧化氢和葡萄糖的检测(Zhuang J, Zhang JB, Gao LZ, et al. Materials Letters. 2008 Sep 15；62 (24)3972-4； Wei H, Wang E. Anal Chem. 2008 Mar 15; 80 (6) 2250-4) 0已有文献报道，具有类酶性质的纳米四氧化三铁可 以催化还原过氧化氢(hang LH, Zhai YM, Gao N, et al. Electrochem Commun. 2008 0ct;10(10) :1524-6)，并可以检测其含量的纳米材料。此时，纳米颗粒通常和导电聚合物复 合，如邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)或聚苯胺(Polyaniline)等。来加快FNPs电 子传递的速度及催化效率。活性氧，包括· O2-，OH ·，·0_，Η02·及H2O2等，是由生物体新陈代谢产生的副产 品，其与机体细胞的许多功能活动及各种疾病密切相关，如癌、肿瘤、动脉硬化、糖尿病、 心脑血栓及衰老等(陈瑗；周玫.自由基医学基础与病理生理.北京人民卫生出版社. 2002:12-3)。在有机组织中，许多酶包括超氧化物歧化酶(S0D)，能够催化清除损害活性氧 自由基。同时，活性氧也在机体的先天免疫能力方面也发挥了重要作用。活性氧来源于循 环单核细胞和中性粒细胞中，并作用于革兰阴性细菌外膜的不饱和脂肪酸，使其发生脂质 过氧化反应，并破坏组织结构。在活性氧中，过氧化氢(H2O2)是最稳定的物质，并且可以通过 水分子通道扩散穿过生物膜引起蛋白质氧化而遭到破坏，细胞内的H2O2主要是通过SOD或传统的高度灵敏的电化学生物传感器检测过氧化氢的报道。他们都在使用基于固定化 氧化还原蛋白，特别是细胞色素C，其很容易被氧自由基还原，并产生一个典型的催化电流。 这些基于蛋白质为基础的生物传感器稳定差，受温度和PH影响较大，同时准备过程也是相 当费时。
发明内容
本发明提供了一种基于电沉积的纳米金粒子和磁性四氧化三铁纳米粒子的高灵 敏的电化学传感器在检测小分子化合物或蛋白质上的应用。本发明一种优选的技术方案中，所述的基于金纳米颗粒与磁性四氧化三铁纳米粒 子的电化学传感器可以应用于过氧化氢的检测。所述的电化学传感器采用三电极系统玻 碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，钼丝为对电极。所述玻碳电极表面先沉积金 纳米粒子，后吸附磁性四氧化三铁纳米粒子。所述的磁性四氧化三铁纳米粒子可以将过氧 化氢氧化生成羟基自由基。更优选的技术方案中，过氧化氢的最低检测限为50 nM。本发明电化学传感器检测过氧化氢的应用的机理是过氧化氢通过电沉积GNPs和 磁性FNPs的技术构建的一种电化学传感器，利用FNPs的电化学活性，并利用其能将过氧化 氧转化成羟基自由基的活性，阻碍其本身在纳米金原子上电子传递过程。本发明电化学传感器检测过氧化氢的应用采用循环伏安法。此方法使用FNPs/ GNPs/GCE复合电极，在过氧化氢存在的条件下，随着H2O2浓度的升高，测试峰电流的变化。本发明电化学传感器应用于过氧化氢的检测方法具有良好的稳定性，灵敏度高， 且操作简单。
图1是FNPs/GNPs/GCE复合电极在过氧化氢存在的条件下，随着H2O2浓度的升高， 峰电流逐渐减小的循环伏安图。
具体实施例方式本发明电化学传感器采用三电极系统玻碳电极(GCE，Φ =4. O mm)为工作电极， 饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，钼丝为对电极。GCE表面先沉积GNPs，后吸附磁性FNPs。实施例1本发明电化学传感器应用于过氧化氢的检测
通过结合电沉积GNPs和磁性FNPs的技术，构建了一种检测过氧化氢(H2O2)的电化学
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者过渡态金属离子催化·02_歧化反应而生成，其机理如如下式a。H2O2对机体的损伤是通 过Fenton试剂反应生成破坏性极强的活性OH ·，机理如下式MYamazaki I，Piette LH, Grover TA. J Biol Chem. 1990 Jan 15;265(2)652-9; Lucas MS, Dias Μ, Sampaio A, et al. Water Res. 2007 Mar;41 (5) : 1103-9)。因此，生理条件下的过氧化氢浓度和· O2_ 和OH ·等活性氧的形成和分解密切相关。传感器。利用FNPs的电化学活性，并利用其能将过氧化氢转化成羟基自由基的活性，阻碍 其本身在纳米金原子上电子传递过程。当FNPs/GNPs/GCE复合电极在没有过氧化氢存在的条件下，从图1的循环伏安 图看出，四氧化三铁不显示任何的催化活性。当体系中加入H2O2时，氧化峰和还原峰的电 流均比空白溶液时的电流有明显的降低，而且随着H2O2浓度的升高，峰电流逐渐减小。当 H2O2浓度从0.15 μ M升高到6.1 μ M时，氧化峰电流从8. 94 μ A降低到3. 21 μΑ，且 呈线性关系。线性方程为1= 8.843 -0.864C (I/μ Α，C/μ M)，r=0. 994。过氧化氢的最 低检测限为50 nM,比之前报道基于GCE电极的H2O2的酶传感器要低(Zhang H, Zou X, Han D. Anal Lett. 2007;40(4)661-76; Yabuki S, Fujii S. Microchim Acta. 2009 Jan ； 164 (1-2) 173-6; Lin H, Cheng HM, Miao XP, et al. Electroanal. 2009 Dec;21(23)2602-6)。实验结果表明，本发明电化学传感器应用于过氧化氢的检测具有检出限低，灵敏 度高，且过程简单，没有用到像其他H2O2传感器中所必须的酶(如细胞色素C，过氧化氢酶， 肌红蛋白等)，增加了传感器的稳定性。本发明电化学传感器还可以应用于其他小分子或者蛋白质电化学检测。在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单 独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员 可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的 范围。
权利要求
一种基于金纳米颗粒与磁性四氧化三铁纳米粒子的电化学传感器的在检测小分子化合物或蛋白质上的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述电化学传感器可以应用于过氧化氢 的检测。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述电化学传感器采用三电极系统玻碳 电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，钼丝为对电极。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述玻碳电极表面先沉积金纳米粒子，后 吸附磁性四氧化三铁纳米粒子。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的磁性四氧化三铁纳米粒子可以将 过氧化氢氧化生成羟基自由基。
6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，过氧化氢的最低检测限为50nM。
全文摘要
本发明涉及一种基于金纳米颗粒与磁性四氧化三铁纳米粒子的电化学传感器的在检测小分子化合物或蛋白质上的应用。本发明电化学传感器可应用于过氧化氢的检测，此检测方法具有良好的稳定性，灵敏度高，且操作简单。
文档编号G01N27/26GK101986147SQ201010510010
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者于加石, 周国亮, 孟书涵, 宋威廉, 王晓岑, 郭紫嫣 申请人:上海市七宝中学