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一种甘油三酯生物传感器、纳米金导电复合材料及其制备方法

文献发布时间:2024-04-18 19:54:28


一种甘油三酯生物传感器、纳米金导电复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于新型功能材料与生物传感检测技术领域,尤其是涉及到一种甘油三酯生物传感器、纳米金导电复合材料及其制备方法。

背景技术

甘油三酯(TG)是由一个甘油和三个脂肪酸分子组成的酯,主要来源于膳食脂肪,在能量和转运体的代谢中起着重要作用。甘油三酯和胆固醇体内含量偏高极易导致动脉粥样硬化、高血压和冠状动脉等一系列的心血管疾病。因此,检测甘油三酯及其代谢对了解代谢性疾病的机制具有重要意义。传统检测脂质代谢的方法,如染色法、比色法或荧光法以及质谱法都已经得到应用,但每种方法都有其局限性。这些方法或需要昂贵的仪器或复杂的样品预处理,不广泛使用,不适合用于即时检测。生物传感器由于成本相对较低、易于使用和良好的选择性,是很有前途的测定甘油三酯的方法。

甘油三酯生物传感器的原理是通过脂肪酶(LP)与甘油三酯发生水解反应形成脂肪酸和甘油,甘油在甘油激酶(GK)和甘油-3-磷酸氧化酶(GPO)的作用下发生氧化还原反应转化为磷酸二羟基丙酮,反应中产生的电信号与对应的甘油三酯浓度呈现一定的线性相关关系,最终由检测系统算法将浓度信号转化为电信号,从而实现对甘油三酯的定量测定。

目前基于不同电极材料和酶固定化方法的各种类型的生物传感器已被证明用于测定甘油三酯。

如图4所示,甘油三酯生物传感器主要包含:基板、工作电极、参比电极、滴酶区、上盖片、进样口。所述工作电极和参比电极用于分别测量电流值;还包括位于基板一端的滴酶区,其中工作电极和参比电极并列设置且都穿过滴酶区,滴酶区和进样口连接,配置有上盖片用于覆盖靠近滴酶区的电极和滴酶区。使用所述甘油三酯生物传感器时,首先将样品滴在进样口上,进入生物传感器;生物传感器插入电化学工作中进行测试。

中国发明专利申请CN 108344788 A公开了一种基于金纳米笼的电化学生物传感器的制备方法制备,此方法制备的传感器虽然表现出可用的检测性能,但它们仍存在线性范围窄、检测限低(浓度仅能从100-300mg/dL)、热稳定性差、不适用于商品化应用等缺点。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种甘油三酯生物传感器及其制备方法,以提高生物传感器的检测限和灵敏度。

为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:

一种甘油三酯生物传感器的制备方法,包括如下步骤:

步骤(1):将纳米金导电复合材料喷墨打印沉积在甘油三酯生物传感器的滴酶区上,之后干燥1h~5h;其中打印层数为2-10层;

步骤(2):将干燥之后的甘油三酯生物传感器放置在含有交联剂的气氛中,而后室温干燥10min~60min;

步骤(3):将酶涂料印刷在滴酶区上,干燥5min~30min后,依次贴上亲水膜和双面胶,得到甘油三酯生物传感器;

在每克质量的酶保护剂浆料加入2KU~10KU的脂肪酶、0.1KU~3KU的甘油激酶、0.1KU~3KU的磷酸甘油氧化酶、10mg~300mg的电子介体,得到酶涂料;

每份质量的酶保护剂浆料包括:1-5份pH为6~8的缓冲液溶液,1-3份镁盐、0.01-1份ATP或ATP二钠、1-10份高分子填充剂、1-10份成膜剂、1-5份血红素,66-95份去离子水;

所述纳米金导电复合材料的制备方法,包括以下步骤:

S1、按重量份数,将1-5份稳定剂、5-20份苯乙烯混合,在偶氮二异丁腈的作用下发生水浴反应;后加入0.1-5份含不饱和键磺酸盐共聚,得到的产物离心洗涤后干燥,得到聚苯乙烯-聚磺酸钠微球;

S2、将1-5份3,4-乙烯二氧噻吩、0.1-2份聚苯乙烯-聚磺酸钠微球、1-10份HAuCl

优选的,步骤(1)中所述的喷墨打印的层数为2-6层,干燥的温度在20℃~30℃之间,干燥时间在1~3h。

干燥程度过大、干燥温度过大,会引起纳米材料的氧化,因此需要对干燥的时间和温度予以控制。

优选的,所述的交联剂为戊二醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯中的一种或多种,交联时间为5min~40min。

进一步优选为戊二醛,所述戊二醛的分子量比较小,容易形成气氛。且其分子结构中的醛基能更好固定酶,以及酶中的血红素。

优选的,所述缓冲液为Tris-HCl、PIPES、MOPs、ACSE体系中的任意一种或几种。

优选的,所述镁盐为天冬氨酸镁、甘氨酸镁、氯化镁中的任意一种或几种。

所述镁盐进一步优选为天冬氨酸镁或甘氨酸镁,多肽类的物质对酶起到一定的保护作用。

优选的,所述高分子填充剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、黄原胶中的任意一种或几种。

所述高分子填充剂进一步优选为黄原胶,黄原胶的粘度比较大,能对纳米材料起到保护作用。

优选的,所述成膜剂为聚乙烯基吡咯烷酮、三甲基硅氧基硅酸酯、丙烯酸树脂与二甲基硅氧烷共聚物。

优选的,所述电子介体为铁氰化钾、三氯六氨合钌、二茂铁中的任意一种或几种。

本发明的目的之二是要求保护上述制备方法制备的甘油三酯生物传感器。

本发明的目的之三是要求保护一种纳米金导电复合材料及其制备方法。

所述纳米金导电复合材料的制备方法,包括以下步骤:

S1、按重量份数,将1-5份稳定剂、5-20份苯乙烯混合,在偶氮二异丁腈的作用下发生水浴反应;后加入0.1-5份含不饱和键磺酸盐共聚,得到的产物离心洗涤后干燥,得到聚苯乙烯-聚磺酸钠微球;

S2、将1-5份3,4-乙烯二氧噻吩、0.1-2份聚苯乙烯-聚磺酸钠微球、1-10份HAuCl

本发明首先采用分散聚合法首先通过偶氮二异丁腈引发苯乙烯发生聚合反应形成均一稳定的聚苯乙烯微球(PS),而后在引发剂的作用下使微球表面磺基化从而使聚苯乙烯微球富含离子电荷,增加微球的导电性。

然后3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)本身在含不饱和键磺酸盐的作用下可以具有一定的还原性且自发聚合形成聚噻吩(PEDOT),本发明引入聚苯乙烯-聚磺酸钠微球,通过微球的大比表面积同时具有带磺酸基团的增加聚合物材料的导电性,利用硼氢化钠还原HAuCl

优选的,所述稳定剂和苯乙烯在有机溶剂中反应。

优选的,所述有机溶剂为乙醇、甲醇、乙醚、丙酮中的一种或几种。

在本发明中,有机溶剂的体系才能使得制备得到的是纳米级粒径的微球,水体系中反应也能进行,但反应得到的分子团聚更多,只能形成微米和毫米级的较大分子的聚合物。

优选的,所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、海藻酸钠。

所述1-5份稳定剂在制备得到的均一稳定的纳米微球中起到非常重要的作用,稳定剂的重量份数过少,就会形成微米和毫米级的较大分子的聚合物,稳定剂的重量份数过多,产物的杂质过多,纯度不够,提纯复杂。

优选的,所述含不饱和键磺酸盐为聚乙烯磺酸钠。

优选的,所述水浴反应中还加入0.05-5份引发剂。

优选的,所述引发剂为偶氮二异丁腈、

优选的,所述水浴反应的温度在50℃~80℃,反应时间在3h~6h。

优选的,所述磺酸盐共聚过程需要加入0.1-1份2号引发剂。

优选的,所述2号引发剂为过硫酸钾。

优选的,所述干燥的温度在30℃~60℃,干燥至恒重。

优选的,所述离心洗涤的洗涤剂为超纯水、乙醇、甲醇、乙醚、丙酮中的任意一种或几种。

优选的,所述1-5份3,4-乙烯二氧噻吩、0.1-2份聚苯乙烯-聚磺酸钠微球还可以和1-11份金属还原剂反应,制备得到金属/PEDOT-PS-PSS纳米复合材料。

优选的,所述金属还原剂为纳米镁粉或纳米铜粉。

本发明还要求保护上述制备方法制备的纳米金导电复合材料。

本发明的目的之四是要求保护上述制备方法制备的纳米金导电复合材料在制备葡萄糖生物传感器、尿酸生物传感器、血酮生物传感器中的应用。

下面对本发明做进一步的解释:

本发明在传感器中加入Au/PEDOT-PS-PSS导电纳米金复合材料后,使得氧化还原反应的电子转移速率加快,有利于反应的快速发生,因此传感器的灵敏度大大提高。同时通过PS形成微纳米球在PS的基础上掺杂了PSS,形成了PS-PSS带电荷的纳米微球,大大增加了比表面积,使之可以吸附更多的纳米金材料,而后在纳米金PS-PSS导电微球表面形成PEDOT导电聚合物包被层,进一步强化入Au/PEDOT-PS-PSS导电纳米金复合材料的稳定性,同时又可以利用PEDOT导电的特性提高材料的电催化性能。

而在酶保护剂浆料中加入了血红素,灵敏度得到进一步提升,这是由于血红素可以与氧分子结合,与氧结合之后的珠蛋白结构发生变化,这种变化使得第二个氧分子相比于第一个氧分子更容易寻找血红素结合,而它的结合会进一步促进第三个氧分子的结合,以此类推,形成协同效应促进了氧化还原反应的电子转移。因此,灵敏度有较大的改善。

与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

(1)本发明通过分散聚合法制备聚苯乙烯-聚苯乙烯磺酸微球,利用微球的大比表面积的特性在微球上利用EDOT和硼氢化钠还原氯金酸使纳米金沉积在微球表面制备Au/PEDOT-PS-PSS纳米复合材料。通过将纳米复合材料喷墨打印在电极上,接着在电极滴酶区形成交联层用于固定酶,然后印刷酶层。制备的传感器在0.63mmol/L~6.13mmol/L的范围内线性度为0.9946,平均灵敏度达到3952nA/mM,在连续25天的60℃中的老化传感器电流与常温电流偏差在±5%范围内,具有较好的线性度和检测限、较高的灵敏度以及良好的热稳定性。

(2)本发明通过在酶涂料中添加血红素,利用血红素铁卟啉化合物的特性,具有4个吡咯基的配位螯合物,充当磷酸甘油氧化酶的辅基,既可以与氧结合促进电子传递又可以作为蛋白类的酶保护剂,提高传感器的热稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例1对应的甘油三酯传感器制备方法的流程图;

图2为本发明12种不同传感器的循环伏安曲线对比;

图3为四种不同的传感器电流随浓度的线性关系;

图4为传感器的结构示意图;其中1-滴酶区,2-进样口,3-参比电极,4-上盖板,5-工作电极,6-基板。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图4所示,甘油三酯生物传感器的组成主要包含:基板、工作电极、参比电极、滴酶区、上盖片、进样口。其中1-滴酶区,2-进样口,3-参比电极,4-上盖板,5-工作电极,6-基板。

本实施例提供了一种甘油三酯的传感器生物传感器的制备方法,具体包括如下步骤:

(1)首先向烧瓶中依次加入12g 20%的聚乙烯吡咯烷酮溶液,100g 10%的苯乙烯的乙醇溶液和0.15g偶氮二异丁腈于烧瓶中。在70℃水浴中反应5h后。加入20g 3%的苯乙烯磺酸钠的乙醇溶液(乙醇浓度90%)和150μL 2%的过硫酸钾溶液引发苯乙烯和苯乙烯磺酸钠的共聚。继续反应3h后。所得产物用大量超纯水、乙醇反复离心洗涤,直至上层清液为无色。将所得白色固体在50℃的恒温干燥箱中干燥至恒重得到聚苯乙烯-聚苯乙烯磺酸钠微球(PS-PSS)备用。

(2)将25 mL 0.6mol/L的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)溶液与25ml 1%(w/v)PS-PSS微球水溶液进行连续搅拌。然后缓慢加入2.46g HAuCl

(3)将制备的Au/PEDOT-PSS溶液通过喷墨打印沉积在传感器滴酶区上,打印5层,薄膜在25℃的恒温箱中干燥3小时。

(4)为了固定化酶,将修饰后的电极放置在戊二醛交联剂的饱和蒸汽中放置20min,并在室温下干燥15 min。

(5)配置酶保护剂浆料,具体物质组分浓度如下表:

表1 酶保护剂浆料的组分

(6)配置酶涂料,具体物质组分浓度如下表:

表2 酶涂料的组分

(7)将酶涂料印刷在滴酶区上,在45℃下干燥10min。后贴上亲水膜和双面胶保存,然后进行电化学测量。

实施例2

以实施例1为基础,在步骤(1)中不加入苯乙烯溶液,所得固体配制的溶液代替步骤(2)中的PS-PSS微球溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例3

以实施例1为基础,在步骤(1)中不加入苯乙烯磺酸溶液,所得固体配制的溶液代替步骤(2)中的PS-PSS微球溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例4

以实施例1为基础,省略步骤(1),采用聚苯乙烯溶液代替步骤(2)中的PS-PSS微球溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例5

以实施例1为基础,省略步骤(1),采用聚苯乙烯磺酸钠溶液代替步骤(2)中的PS-PSS微球溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例6

以实施例1为基础,省略步骤(1),采用乙醇溶液代替步骤(2)中的PS-PSS微球溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例7

参考发明专利CN 101845136A制备水溶性聚 (3, 4- 乙烯二氧噻吩 )/ 聚 ( 苯乙烯磺酸钠 - 苯乙烯 )[PEDOT/P(SS-St)]复合物,具体过程如下:

首先用传统的溶液自由基聚合法制备P(SS-BA)共聚物。具体步骤为:先将8g苯乙烯磺酸钠和2g丙烯酸丁酯加入到250mL装有冷凝管和机械搅拌浆的三口烧瓶中,并加入100mL N,N-二甲基乙酰胺,将溶液升温至70℃使苯乙烯磺酸钠和丙烯酸丁酯完全溶解。称取0.1g过氧化苯甲酰(BPO),并将其溶解于5mlN,N-二甲基乙酰胺中。用滴液漏斗将引发剂溶液滴加入单体溶液中,并升温至85℃。反应10小时后将温度升高到90℃再反应2小时,将产物从三口烧瓶中倒出。先将产物用减压蒸馏将大部分溶剂蒸发掉,再用渗析袋将蒸馏过的剩余产物对去离子水进行渗析,渗析72小时,每12小时换一次水。渗析所得产物用减压蒸馏将大部分水蒸掉,剩余部分置于烘箱中,80℃下烘干24小时,然后再置于真空烘箱中,60℃下烘干24小时,得到干燥的P(SS-BA)共聚物。

再用制得的P(SS-BA)共聚物为掺杂剂制备水溶性导电聚合物[PEDOT/P(SS-St)]。将P(SS-BA)共聚物0.35g溶解于20ml水中,并用硫酸将溶液的pH值调节为2。量取0.213mLEDOT单体(约合0.284g,对水的浓度为 0.01mol/L),加入到上述P(SS-BA)溶液中,并超声2小时,使EDOT充分分散到溶液中。称取0.6g过硫酸钾(与EDOT的摩尔比为1.1),将其溶解于5ml去离子水中,在剧烈搅拌下,将过硫酸钾溶液逐滴加入到上述分散有EDOT的P(SS-BA)溶液中。室温下反应24小时。将产物用渗析袋对去离子水渗析72小时,以除去没反应完全的单体、氧化剂和水中的齐聚物,每12小时换一次水,最后得到[PEDOT/P(SS-St)]溶液。

以实施例1为基础,将[PEDOT/P(SS-St)]溶液代替Au/PEDOT-PS-PSS纳米复合材料喷墨打印在电极上,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例8

参考发明专利CN 105907181B制备PEDOT:PSVMA/AuNPs导电粉末,具体过程如下:将PEDOT、PSVMA与氯金酸按照10:5:2的质量比,在水中混合,在37℃下,通过搅拌、超声分散制得PEDOT:PSVMA/AuNPs水分散液,再通过冷冻干燥,制得该PEDOT:PSVMA/AuNPs导电粉末(粒径为55nm)。

PSVMA的制备过程如下:

以1g 7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素)(VM)、0 .1g苯乙烯磺酸钠(SS)、0 .02丙烯酸(AA)作为反应单体,以0 .01偶氮二异丁腈(AIBN)作为反应的引发剂引发自由基共聚反应。反应溶剂为质量比为1:4的DMSO与DMF混合溶液。将VM、SS、AA和AIBN加入100mL圆底烧瓶中并溶解在DMSO与DMF混合溶液30ml中,60℃反应22h。反应结束后在甲苯中进行沉降,得到PSVMA白色固体粉末。用DMSO溶解PSVMA固体粉末,在甲苯中进行沉降,重复三次,在50℃下真空干燥得到纯化后的PSVMA,其重均分子量为10000,分子量分布为1.21;丙烯酸基团所占的比例为8.4%,香豆素基团所占的比例为3.7%。

以实施例1为基础,用PEDOT:PSVMA/AuNPs导电粉末代替Au/PEDOT-PS-PSS纳米复合材料喷墨打印在电极上,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例9

以实施例1为基础,加入25g 20%的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例10

以实施例1为基础,加入200g 10%的苯乙烯的乙醇溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例11

以实施例1为基础,加入50 mL 0.6mol/L的3,4-乙烯二氧噻吩,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

实施例12

以实施例1为基础,加入50 mL 1%(w/v)PS-PSS微球水溶液,其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

对比例1:

以实施例1为基础,省略喷墨打印Au/PEDOT-PSS复合纳米材料的步骤,在所述传感器的制备方法中只有戊二醛的交联和印刷酶涂料;其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

对比例2:

以实施例1为基础,省略喷墨打印Au/PEDOT-PSS复合纳米材料和戊二醛交联的步骤,在所述传感器的制备方法中只印刷酶涂料;其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

对比例3:

以实施例1为基础,省略喷墨打印Au/PEDOT-PSS复合纳米材料和戊二醛交联的步骤,同时省略酶保护剂中的血红素,在所述传感器的制备方法中只印刷酶涂料;其他步骤、参数以及条件均与实施例1中的甘油三酯生物传感器的制备方法一致。

对比例4:

参照发明专利CN 108344788 A制备金纳米笼颗粒,将金纳米笼颗粒溶液滴加在电极上,经过氮气吹干后,滴加脂肪酶溶液干燥即可。

金纳米笼颗粒的制备包括以下步骤:

(1)纳米金种子的制备

取42.5L浓度为1%的氯金酸加入到4.7mL浓度为0.1mol/L的十六烷基三甲基氯化铵溶液中,在高速搅拌条件下,加入300uL浓度为0.01mo1/L硼氢化钠溶液,继续搅拌2分钟,在室温下静置2小时,得到纳米金种子溶液。

(2)生长液的制备

取20mL浓度为0.1mol/L的十六烷基三甲基氯化铵,与20mL浓度为0.5mmol/L的氯金酸溶液、10mL浓度为0.1mol/L的丙烯酸溶液充分混合后,作为生长液备用。

(3)金纳米颗粒溶液的制备

取19mL所述生长液,并将步骤1中所得纳米金种子溶液稀释5倍后,取2mL纳米金种子溶液加入所述生长液中,静置4小时,制得金纳米颗粒溶迹。

(4)金核银壳立方体的制各

取7mL浓度为0.1mo1/L的十六烷基三甲基氯化铵溶液与3mL浓度为0.1mol/L的丙烯酸溶液混合均匀后,加入步骤3中所得金纳米颗粒溶液3mL,在10min内均匀加入0.01mol/L硝酸银溶液1mL,静置6小时,离心去除上清液,制得金核银壳立方体。

(5)金纳米笼的制备

取所述金银核壳500uL加入到2mL浓度为50mmol/L氯金酸溶液中搅拌5分钟,制得金纳米笼结构。

性能测试:

对实施例1 ~实施例12以及对比例1 ~对比例4对应的16种甘油三酯生物传感器进行测试,具体的测试过程如下:

循环伏安法测试:

将实施例1 ~实施例12以及对比例1 ~对比例4对应的16种甘油三酯生物传感器与配套电化学工作站配合使用,首先往传感器中加入1M PBS缓冲液,进行循环伏安法测试,测试电压范围在-0.4~0.4之间,扫描速度在0.1s/V,扫描两圈,比较不同传感器的峰位和峰电流之间的关系。具体见图2所示。

其中实施例9-12四个实施例中的传感器的数据未显示,但其数据与实施例1接近。

线性和灵敏度测试

将实施例1 ~实施例12以及对比例1 ~对比例4对应的16种甘油三酯生物传感器与配套电化学工作站配合使用,首先取静脉全血血细胞压积调至42%,然后加入不定量的甘油三酯浓缩母液配置成不同浓度的样本,由生化仪检测对应样本的具体甘油三酯浓度,所述甘油三酯血液样本的浓度分别为0 .63mmol/L、1.59mmol/L、2.79mmol/L、4.01mmol/L、5.48mmol/L以及6.13mmol/L,测试不同浓度的甘油三酯样本的电流值,计算多次的测试的平均值(AV)和灵敏度。具体见表3-6所示。其中实施例9-12四个实施例中的传感器的数据未显示,其平均灵敏度在3805~3956nA/mM之间。

灵敏度的计算公式:灵敏度=

注:Sx和Ix分别血糖浓度Sx的样本和Sx浓度的对应的电流值。

表3 实施例1-3的传感器的灵敏度

表4 实施例4-7的传感器的灵敏度

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表5 实施例8、对比例1-2的传感器的灵敏度

表6对比例3-4的传感器的灵敏度

加速稳定性测试

将实施例1 ~实施例12以及对比例1 ~对比例4对应的16种甘油三酯生物传感器分成两部分,一部分常温放置,另一部分放置在60℃的恒温箱中,对传感器进行老化。分别在第1、4、9、16、23天用电化学工作站测试传感器常温和老化状态的甘油三酯传感器电流关系,检验传感器的加速稳定性。取生理盐水(甘油三酯浓度为0)测试不同的甘油三酯传感器的电流值,计算多次测试得到常温电流和老化电流的平均值(AV)及老化状态相对常温的电流偏差。具体见表7-10所示,其中实施例9-12四个实施例中的传感器的数据未显示,其25天内老化电流相比常温电流没有出现明显的变化,偏差基本在±5%以内。

表7 实施例1-3的加速稳定性测试结果

表8 实施例4-6的加速稳定性测试结果

表9 实施例7-8、对比例1的加速稳定性测试结果

表10对比例2-4的加速稳定性测试结果

从图2可知,实施例1~8相比于对比例1~4在氧化还原的峰位整体都有较明显的提高,原因在于在传感器中加入Au/PEDOT-PS-PSS导电纳米金复合材料后,使得氧化还原反应的电子转移速率加快,有利于反应的快速发生。

从表3-6可知,实施例1~8相比于对比例1~3的灵敏度整体有较大提高,对比例2相比对比例3,增加了血红素,灵敏度立马增加了近三倍,这是由于血红素可以与氧分子结合,与氧结合之后的珠蛋白结构发生变化,这种变化使得第二个氧分子相比于第一个氧分子更容易寻找血红素结合,而它的结合会进一步促进第三个氧分子的结合,以此类推直形成协同效应促进了氧化还原反应的电子转移。因此,灵敏度有较大的改善。而实施例1相对于对比例1,灵敏度又提高了近3倍,原因在于增加纳米金复合材料后,氧化还原反应峰明显较强,能够及时的将反应中产生的电子迅速实现转移,从而使灵敏度有了较大提高。对比例4中,灵敏度仅比对比例3略高,虽然有金纳米笼颗粒的参与,但是酶与金纳米粒子之间仅仅依靠物理静电吸附作用,粘附性较差,对电极灵敏度的改善有限,同时由于仅仅只有脂肪酶的参与,无甘油激酶和磷酸甘油氧化酶的协同作用,电子转移困难,化学反应速率较慢,检测线较窄,无法检测较高的甘油三酯浓度,可用性较低。

实施1中相比与实施2~6实施例中有灵敏度较为明显的提高,主要是由于通过PS形成微纳米球在PS的基础上掺杂了PSS,形成了PS-PSS带电荷的纳米微球,大大增加了比表面积,使之可以吸附更多的纳米金材料,而后在纳米金PS-PSS导电微球表面形成PEDOT导电聚合物包被层,进一步强化入Au/PEDOT-PS-PSS导电纳米金复合材料的稳定性,同时又可以利用PEDOT导电的特性提高材料的电催化性能。

实施例7中采用PEDOT喷墨打印在电极上,由于聚噻吩有一定的导电性,对电子转移有一定帮助,但是从灵敏度来看仅优于对比例1~4,说明单独的单调聚合物对灵敏度提高非常有限。实施例8中采用PEDOT:PSVMA/AuNP作喷墨材料,从灵敏度的测试结果上看,灵敏度明显低于实施例1~6,这是由于在制备PEDOT:PSVMA/AuNP过程中大量使用有机溶剂且产物聚合了7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素和丙烯酸,对酶的活性造成一定的影响,因此导致灵敏度不高。

从表4-10可知,实施例1~7的经过25天的60℃高温老化,老化电流相比常温电流没有出现明显的变化,偏差基本在±5%以内(远超国标要求的±20%),说明酶保护剂体系对于酶活性的保护有非常优异的效果。但是实施例8中相比对实施例1~7由于溶剂和7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素和丙烯酸等原因直接影响了酶活性,从而导致传感器的稳定性变差。由于对比例1和对比2经过老化后偏差都在20%以内,而对比例3中经过25天老化后,偏差高大-44.21%。这是由于酶涂料中添加血红素,利用血红素铁卟啉化合物的特性,具有4个吡咯基的配位螯合物,充当磷酸甘油氧化酶的辅基,既可以与氧结合促进电子传递又可以作为蛋白类的酶保护剂,提高传感器的热稳定性,从而使得甘油三酯酶的稳定性更强。对比例4中由于没有任何的酶保护剂,传感器的热稳定性极差,老化状态下仅仅一天,活性即降低为47.3%,连常温下的活性也降低近80%。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明,而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

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