一種金-鈦鈮酸層狀納米復合物酶傳感器及其制備、應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及酶傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金-鈦鈮酸層狀納米復合物酶傳感 器及其制備、應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機磷農(nóng)藥在工業(yè)和農(nóng)業(yè)方面作為一種重要的殺蟲劑，但是大部分有機磷農(nóng)藥具 有很強的毒性并長期的積累在生物體內(nèi)，從而引起嚴重的生態(tài)問題。有機磷農(nóng)藥具有不可 逆的抑制乙酰膽堿酯酶作用，而乙酰膽堿酯酶能使神經(jīng)遞質(zhì)產(chǎn)生乙酰膽堿，如果乙酰膽堿 酯酶被抑制則阻礙有關(guān)重要器官正常的生理反應(yīng)，從而導致嚴重呼吸道和心肌衰竭甚至死 亡。由于有機磷農(nóng)藥難以降解并長期積累在生物體內(nèi)，即使?jié)舛群艿鸵矔斐沙志玫奈：Α?因此檢測痕量有機磷農(nóng)藥是非常重要的。
[0003] 而甲基對硫磷俗稱甲基1605,學名為0, O-二甲基-0-(4 -硝基苯基）硫代磷酸 酯，屬于有機磷農(nóng)藥中的一種，其工業(yè)產(chǎn)品為帶蒜臭的黃棕色油狀液體，其純品為白色結(jié) 晶，熔點為36-36. 5°C，難溶于水，易溶于有機溶劑，加熱會異構(gòu)化，高溫或遇堿易分解。甲基 對硫磷的急性毒性LD50值如下：對大白鼠經(jīng)口為14-24mg/kg，對兔經(jīng)皮為300-400mg/kg， 屬高毒級農(nóng)藥。
[0004] 目前，如高效液相色譜、氣相色譜和氣-質(zhì)聯(lián)用等方法已被用于上述提到的殺蟲 劑的檢測分析，但是這些方法儀器昂貴，分析時間長。酶電化學傳感作為很好的能快速簡便 的檢測有機磷農(nóng)藥的技術(shù)。在電化學傳感器發(fā)展中，關(guān)鍵的部分是固定電極，通常檢測有機 磷農(nóng)藥所用的固定電極方法已被研宄，例如交聯(lián)，溶膠凝膠，層層組裝等。在酶傳感器發(fā)展 中主要使用的體系需要具有很好的靈敏性、耗材少、無污染。
[0005] 目前，很多納米材料已經(jīng)被用于酶傳感中，有的納米材料通過與酶形成共價鍵結(jié) 合的，例如葡萄糖氧化酶、細胞色素C、核糖核酸酶與金納米粒子能形成共價鍵，酶與金形成 的這種共價鍵常被使用于酶傳感中。使用一些能夠很好的分散和附著金的材料，為了防止 金粒子的團簇。層狀材料已在生物催化和生物電化學中得到廣泛的使用。目前，很多層狀 材料由于它們具有很好的導電性、大的中孔體積和比表面積等優(yōu)點被用于固定酶。例如石 墨烯、氧化石墨烯、碳納米管等已在乙酰膽堿酯酶傳感器中作為固定材料使用。而層狀鈦鈮 酸由于具有很好的生物相容性、無毒和優(yōu)越的物理性能已被關(guān)注，但在酶傳感器中的使用 至今沒有相關(guān)的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種金-鈦鈮酸層狀納米復合物酶 傳感器及其制備、應(yīng)用，首次將合成的Au-HTiNbO 5納米復合物作為電極材料，本發(fā)明作為一 個新的檢測有機磷農(nóng)藥的電化學傳感器，為以后的電化學檢測提供一個很好的平臺。
[0007] 本發(fā)明提出的一種金-鈦鈮酸層狀納米復合物酶傳感器，包括工作電極、參比電 極和對電極，工作電極包括導電基體、金-鈦鈮酸納米復合物層和殼聚糖-牛血清白蛋白 層，金-鈦鈮酸納米復合物層涂覆在導電基體上并在其表面成膜，殼聚糖-牛血清白蛋白層 涂覆在金-鈦鈮酸納米復合物層的外表面，金-鈦鈮酸納米復合物層由金納米顆粒和鈦鈮 酸納米片構(gòu)成，殼聚糖-牛血清白蛋白層由殼聚糖和牛血清白蛋白組成，乙酰膽堿酯酶通 過化學鍵作用固定于金納米顆粒上，并包埋在殼聚糖-牛血清白蛋白層中。
[0008] 優(yōu)選地，對電極為鉑絲電極，參比電極為飽和甘汞電極。
[0009] 優(yōu)選地，導電基體為玻碳電極GCE、導電玻璃ITO或金電極。
[0010] 優(yōu)選地，工作電極的直徑為2-4mm。
[0011] 優(yōu)選地，工作電極與參比電極的距離小于5mm，以最大限度降低參比電極與工作電 極之間的溶液電阻；工作電極與對電極的距離5-20mm，以保證工作電極與對電極之間的電 流密度均勻，從而確保本發(fā)明的工作電極表面電化學反應(yīng)的一致性。
[0012] 本發(fā)明提出的上述金-鈦鈮酸層狀納米復合物酶傳感器的制備方法，包括如下步 驟：
[0013] Sl、將氯金酸HAuCl4溶液、水和乙醇混合均勻得到混合溶液A，將HTiNbO 5納米片 加入混合溶液A中，紫外燈下照射后，離心，干燥得到Au-HTiNbO5納米復合物；
[0014] S2、將Au-HTiNbO5納米復合物加入中性緩沖溶液中，進行超聲處理得到混合溶液 B，將混合溶液B和1-丁基-3-甲基咪唑四氟磷酸的離子溶液混合后，再進行超聲處理得到 懸浮液C ;
[0015] S3、將乙酰膽堿酯酶AChE溶液加入殼聚糖CS溶液中混合均勻得到AChE-CS溶液；
[0016] S4、將玻碳電極GCE研磨后，經(jīng)超聲清洗，接著在氮氣流下干燥得到預處理工作電 極；
[0017] S5、將懸浮液C滴加在預處理工作電極表面，自然晾干后得到Au-HTiNbO5-ILs電 極；向Au-HTiNbO 5-ILs電極表面滴加AChE-CS溶液，低溫靜置后得到工作電極D ;用中性緩 沖溶液蘸洗工作電極D表面得到工作電極E，再將牛血清白蛋白BSA滴加在工作電極E表 面，靜置后，再用中性緩沖溶液蘸洗工作電極E表面得到金-鈦鈮酸層狀納米復合物酶傳感 器。
[0018] 優(yōu)選地，Sl中，氯金酸HAuCl4溶液、水和乙醇的體積比為0. 1-0. 3 :25-35 :1-3,其 中氯金酸HAuCl4溶液的濃度為l-2g/L，HTiNb05納米片與混合溶液A的摩爾體積比（mmol/ L)為 0· 5-2 :1〇
[0019] 優(yōu)選地，Sl中，氯金酸HAuCl4溶液、水和乙醇的體積比為0. 2 :30 :2,其中氯金酸 HAuCl4溶液的濃度為I. 4g/L，HTiNb05納米片與混合溶液A的摩爾體積比（mmol/L)為1 :1。
[0020] 優(yōu)選地，Sl中，紫外燈為采燈。
[0021] 優(yōu)選地，Sl中，紫外燈為功率為500W的汞燈。
[0022] 優(yōu)選地，Sl中，紫外燈照射時間為l_4h，優(yōu)選為2h。
[0023] 優(yōu)選地，SI中，干燥溫度為75-85°C，優(yōu)選為80°C。
[0024] 優(yōu)選地，Sl中，HTiNbO5納米片的制備方法為：將HTiNbO 5均勻的分散在水中，加入 四丁基氫氧化銨溶液至pH = 9得到混合溶液，將混合溶液置于45-55°C中反應(yīng)2-3天，離 心，干燥得到HTiNb05m米片。
[0025] 優(yōu)選地，HTiNbO^米片的制備方法中，HTiNbO5和水的摩爾體積比（mmol/L)為 1-5:1，優(yōu)選為 2. 25 :1。
[0026] 優(yōu)選地，HTiNbO5納米片的制備方法中，四丁基氫氧化銨溶液濃度為5_7wt%，優(yōu)選 為 6wt % 〇
[0027] 優(yōu)選地，HTiNbO5納米片的制備方法中，離心速率為6000-9000rpm，離心時間為 10_15min，離心速率優(yōu)選為9000rpm，離心時間優(yōu)選為lOmin。
[0028] 優(yōu)選地，HTiNbO5納米片的制備方法為：將HTiNbO 5均勻的分散在水中，HTiNbO 5和 水的摩爾體積比（mm〇l/L)為2. 25:100,加入濃度為6wt %的四丁基氫氧化按溶液至pH = 9得到混合溶液，將混合溶液置于45°C中反應(yīng)3天，離心，干燥得到HTiNbO5納米片，其中離 心速率為9000rpm，離心時間為lOmin。
[0029] 優(yōu)選地，S2中，Au-HTiNbO5納米復合物和中性緩沖溶液的重量體積比（g/L)為 0· 8-1. 2 :0· 7-1. 3,優(yōu)選為 1:1。
[0030] 優(yōu)選地，S2中，混合溶液B和1- 丁基-3-甲基咪唑四氟磷酸的離子溶液的體積比 為 5-19 :0· 9-L 1，優(yōu)選為 19 :1。
[0031] 優(yōu)選地，S3中，乙酰膽堿酯酶AChE溶液和殼聚糖CS溶液的體積比為0. 8-1. 2 : 0. 7-1. 3,乙酰膽堿酯酶AChE溶液的濃度為50-250U/mL，殼聚糖CS溶液的濃度為 0. 5-1. 5g/L。其中，乙酰膽堿酯酶AChE溶液的濃度可以為50U/mL、60U