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一種工作電極及其制備方法、生物傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電化學【技術領域】，特別涉及一種工作電極及其制備方法、生物傳感器。該工作電極的原料為活性炭，經(jīng)成型、氧化、修飾納米金屬、硅烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得；工作電極的直徑為0.5～10mm，長度為1～10cm，碘吸附值為700～2500mg/g，比表面積為700～3500m2/g，灰分≤4％。本發(fā)明提供的工作電極對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g，而且該工作電極的靈敏度高、抗干擾能力強。本發(fā)明提供的生物傳感器中的工作電極可拆卸，更換簡單，生物傳感器易于操作，可連續(xù)測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉(zhuǎn)子的設置可進一步提高檢測靈敏度。
【專利說明】一種工作電極及其制備方法、生物傳感器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學【技術領域】，特別涉及一種工作電極及其制備方法、生物傳感器。

【背景技術】
[0002]由于生活水平的提高、飲食結構的改變、日趨緊張的生活節(jié)奏以及少動多坐的生活方式等諸多因素，全球糖尿病發(fā)病率增長迅速，糖尿病已經(jīng)成為繼腫瘤、心血管病變之后第三大嚴重威脅人類健康的慢性疾病。目前全球糖尿病患者已超過1.2億人，中國患者人群居世界第二，中國的糖尿病發(fā)病率高達9.6 %，未來50年內(nèi)糖尿病仍將是中國一個嚴重的公共衛(wèi)生問題。
[0003]糖尿病會引發(fā)嚴重的并發(fā)癥，如糖尿病酮癥酸中毒昏迷、糖尿病高滲昏迷、糖尿病眼病、糖尿病腎病等等，嚴重影響糖尿病患者的生活質(zhì)量。目前的研究證明，嚴格控制血糖可以使糖尿病患者死亡的危險下降，減少或延緩糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生?？梢姡悄虿≈委煹年P鍵在于嚴格控制血糖。嚴格控制血糖需要糖尿病患者將血糖控制到正?；蚪咏５乃?，即空腹血糖水平為6.lmmol/L，餐后2小時血糖水平為7.8mmol/L。因此，快速、準確檢測血液中葡萄糖的濃度對于監(jiān)測糖尿病具有重要意義。
[0004]目前，葡萄糖生物傳感器成為葡萄糖檢測的重要工具，它良好的選擇性和靈敏性引起了人們的極大關注。葡萄糖生物傳感器檢測葡萄糖的原理為:葡萄糖生物傳感器通過電極上的葡萄糖氧化酶與反應池溶液中的葡萄糖發(fā)生氧化還原反應，葡萄糖被氧化，葡萄糖氧化酶被還原，通過電子傳遞媒介將還原態(tài)的葡萄糖氧化酶恢復原態(tài)，持續(xù)發(fā)生氧化還原反應。葡萄糖生物傳感器是利用電化學反應，形成電子流，檢測終端收集該電流電壓信號，利用電流或電壓信號與葡萄糖濃度的線性關系，實現(xiàn)溶液中葡萄糖濃度的檢測。
[0005]然而，葡萄糖生物傳感器中的工作電極為玻碳電極，其不能直接進行物理方法或者化學方法固載酶，只能通過在玻碳電極表面進行其他處理，例如化學交聯(lián)或者溶膠凝膠使得玻碳電極表面固載少量酶。由于玻碳電極的固載酶量低，使得其靈敏度未能達到理想水平。因此，提供一種酶固載量高、分析靈敏度高的工作電極具有重要的現(xiàn)實意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種工作電極及其制備方法、生物傳感器。該工作電極對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g，而且該工作電極的靈敏度高、抗干擾能力強；本發(fā)明提供的生物傳感器中的工作電極可拆卸，更換簡單，工作電極可重復利用，延長了生物傳感器的使用壽命；生物傳感器易于操作，可連續(xù)測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉(zhuǎn)子的設置可進一步提高檢測靈敏度。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案:
[0008]本發(fā)明提供了一種工作電極，其原料為活性炭，經(jīng)成型、氧化、修飾納米金屬、硅烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得；
[0009]工作電極的直徑為0.5?1mm,長度為I?1cm,碘吸附值為700?2500mg/g,比表面積為700?3500m2/g,灰分< 4%。
[0010]本發(fā)明將活性炭成型、修飾納米金屬、固載生物酶，制得工作電極，該工作電極由于自身的孔道結構和吸附力便于納米材料的修飾和酶的固載。試驗結果顯示修飾的納米金屬顆粒有序且顆粒平整均勻，有利于提高電極的導電性和靈敏度，而且納米粒子之間的空隙也有利于酶固載量的提高，通過共價固載使酶不易脫落，可提高酶性能，使酶促反應更加充分，同時延長了酶的使用壽命。
[0011]本發(fā)明對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g ;而且該工作電極的靈敏度高、抗干擾能力強。
[0012]作為優(yōu)選，碘吸附值為700?850mg/g。
[0013]作為優(yōu)選，比表面積為950?1100m2/g。
[0014]在本發(fā)明提供的一些實施例中，工作電極為圓柱形。但本發(fā)明中工作電極的形狀并不局限于此，本領域技術人員認為可行的形狀均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明在此不做限定。
[0015]在本發(fā)明提供的一些實施例中，活性炭為煤質(zhì)活性炭或椰殼活性炭。
[0016]在本發(fā)明提供的一些實施例中，納米金屬為納米金、納米銀、納米銅或納米鉬。
[0017]在本發(fā)明提供的一些實施例中，生物酶為葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、木瓜蛋白酶、α -淀粉酶或脲酶。
[0018]本發(fā)明還提供了該工作電極的制備方法，包括如下步驟:
[0019]步驟A:取活性炭，經(jīng)成型，獲得成型活性炭；
[0020]步驟B:取成型活性炭，經(jīng)氧化、修飾納米金屬、硅烷化、接枝戊二醛、固載生物酶，即得。
[0021]作為優(yōu)選，工作電極的直徑0.5?1mm,長度I?1cm,碘吸附值700?2500mg/g，比表面積700?3500m2/g,灰分< 4% ?
[0022]優(yōu)選地，碘吸附值為700?850mg/g。
[0023]優(yōu)選地，比表面積為950?1100m2/g。
[0024]在本發(fā)明提供的一些實施例中，修飾納米金屬具體為:
[0025]以氧化后的活性炭為工作電極，設置對電極和參比電極，采用循環(huán)伏安法電沉積納米鈷；將沉積納米鈷后的活性炭浸入納米金屬溶液中修飾；
[0026]重復上述操作I?20次。
[0027]作為優(yōu)選，電沉積納米鈷采用的試劑為0.01?lmol/L Na2SO4和5?50mmol/L醋酸鈷的混合溶液。
[0028]優(yōu)選地，電沉積納米鈷采用的試劑為0.01?0.lmol/L Na2SO4和5?10mmol/L醋酸鈷的混合溶液。
[0029]作為優(yōu)選,循環(huán)伏安法的參數(shù)設置為:掃速為I?100mv/s,掃描范圍:-0.9?
0.5V，掃描圈數(shù):1?400。
[0030]優(yōu)選地，循環(huán)伏安法的參數(shù)設置為:掃速為10?50mv/s，掃描范圍:_0.9?0.5V,掃描圈數(shù):20?100。
[0031]在本發(fā)明提供的一些實施例中，納米金屬溶液為四氯金酸溶液、硝酸銀、氯化銅、氯鉬酸或硫氰化鐵。
[0032]作為優(yōu)選，納米金屬溶液的濃度為0.1?50mmol/L。
[0033]作為優(yōu)選，修飾的時間為5?40min。
[0034]在本發(fā)明提供的一些實施例中，活性炭為煤質(zhì)活性炭或椰殼活性炭。
[0035]在本發(fā)明提供的一些實施例中，納米金屬為納米金、納米銀、納米銅或納米鉬。
[0036]在本發(fā)明提供的一些實施例中，生物酶為葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、木瓜蛋白酶、α -淀粉酶或脲酶。
[0037]本發(fā)明還提供了該工作電極在制備生物傳感器中的應用。
[0038]本發(fā)明還提供了一種生物傳感器，該生物傳感器包括本發(fā)明提供的工作電極1、對電極2、參比電極3、磁力攪拌轉(zhuǎn)子4、外殼5、信號處理器6、玻璃池7、液體出口開關8、液體出口 9、液體入口 10、電極固定體11、反應池12、螺絲13，具體連接關系為:
[0039]工作電極1、對電極2和參比電極3固定于電極固定體11內(nèi)，工作電極I通過螺絲13固定于電極固定體11 ;磁力攪拌轉(zhuǎn)子4固定于玻璃池7,電極固定體11與玻璃池7構成反應池12 ；
[0040]玻璃池7有液體入口 10和液體出口 9，液體出口 9設置有液體出口開關8 ;液體入口 10與待測液輸入裝置連接，液體出口 9與廢液瓶連接；
[0041]電極固定體11鑲嵌于外殼5上并通過導線連接信號處理器6。
[0042]本發(fā)明提供的生物傳感器以本發(fā)明制得的經(jīng)納米金屬修飾、固載生物酶的活性炭電極為工作電極，該工作電極的生物酶固載量可達52.5mg/g，靈敏度高，抗干擾能力強；該工作電極可拆卸，更換簡單，工作電極可重復利用，延長了生物傳感器的使用壽命。生物傳感器易于操作，可連續(xù)測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉(zhuǎn)子的設置可進一步提聞檢測靈敏度。
[0043]作為優(yōu)選，對電極2由導電材料制成。
[0044]在本發(fā)明提供的一些實施例中，對電極2由鉬、金、銀或石墨制成。
[0045]作為優(yōu)選，參比電極3為飽和甘汞電極，內(nèi)充液體為飽和氯化鉀。
[0046]作為優(yōu)選，電極固定體11由聚四氟乙烯材料制成。
[0047]本發(fā)明提供的傳感器在測量樣品前應清洗玻璃池7 ;待測液注入后，啟動磁力攪拌轉(zhuǎn)子4 ;電極插入待測液中通過導線與信號處理器6連接記錄電流和電壓，根據(jù)響應電流與葡萄糖濃度的線性關系，在顯示窗口顯示待測液的葡萄糖濃度。
[0048]本發(fā)明提供了一種工作電極及生物傳感器。該工作電極的原料為活性炭，經(jīng)成型、氧化、修飾納米金屬、硅烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得；工作電極的直徑為0.5?1mm,長度為I?1cm,碘吸附值為700?2500mg/g,比表面積為700?3500m2/g,灰分<4%。本發(fā)明提供的工作電極對生物酶的固載量得到了顯著的提高，生物酶固載量可達52.5mg/g,而且該工作電極的靈敏度高、抗干擾能力強。
[0049]本發(fā)明提供的生物傳感器中的工作電極可拆卸，更換簡單，工作電極可重復利用，延長了生物傳感器的使用壽命；生物傳感器易于操作，可連續(xù)測量；而且待測液獨立存在，進出樣簡便；磁力攪拌轉(zhuǎn)子的設置可進一步提高檢測靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1示實施例1中納米鈷的SEM示意圖；
[0051]圖2示實施例1中納米金的SEM示意圖；
[0052]圖3示實施例1中葡萄糖氧化酶濃度和吸光度的標準曲線；
[0053]圖4示實施例1中工作電極固載葡萄糖氧化酶量的曲線圖；
[0054]圖5示實施例4中生物傳感器的具體連接關系；
[0055]圖6示實施例4中生物傳感器在不同葡萄糖濃度下的電流響應；
[0056]圖7示實施例4中生物傳感器對尿酸、抗壞血酸、葡萄糖的電流響應。

【具體實施方式】
[0057]本發(fā)明公開了一種工作電極及其制備方法、生物傳感器，本領域技術人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當改進工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應用已經(jīng)通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本
【發(fā)明內(nèi)容】
、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)和應用本發(fā)明技術。
[0058]本發(fā)明提供的工作電極及其制備方法、生物傳感器中所用原料、試劑或材料均可由市場購得。
[0059]下面結合實施例，進一步闡述本發(fā)明:
[0060]實施例1工作電極的制備
[0061]將活性炭(煤質(zhì)活性炭)成型為圓柱狀，直徑3mm，長度2.2cm，碘吸附值800mg/g，比表面積1000m2/g，灰分彡4%。
[0062]稱取成型活性炭4g，用蒸餾水煮沸30min，過濾，重復上述操作三次，將其放入烘箱中110°C下干燥12h。
[0063]取干燥好的活性炭置于圓底燒瓶中，加入10mL,20% HNO3溶液，80°C下油浴攪拌回流反應3h。將經(jīng)過濾得到的濾餅置于500mL燒杯中，加入40OmL蒸懼水煮15min、過濾，重復操作3次。將得到的活性炭放入干燥箱中，100?120°C下干燥12h，獲得氧化后的活性炭。
[0064]對上述制得的氧化后的活性炭修飾納米金屬，其具體操作為:以上述氧化后的活性炭為工作電極，Pt為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，在0.lmol/L Na2SO4和10mmol/L醋酸鈷的溶液中，采用循環(huán)伏安法電沉積納米鈷，循環(huán)伏安法的參數(shù)設置為:掃速為50mv/s，掃描范圍:-0.9?0.5V，掃描圈數(shù):20 ;將處理好的活性炭浸入25mmol/L的四氯金酸溶液中20min。重復該操作3次，獲得修飾納米金屬的活性炭。電沉積納米鈷的SHM圖見圖1，修飾納米金的SEM圖見圖2。由圖2可以看出納米金顆粒有序且顆粒平整均勻，有利于提高電極的導電性和靈敏度，而且納米粒子之間的空隙也有利于酶固載量的提高，通過共價固載使酶不易脫落，可提高酶性能。
[0065]在氮氣保護下，將10mL經(jīng)分子篩干燥后的甲苯、Ig上述制得的修飾納米金屬的活性炭、2mL(3-氨丙基)三甲氧基硅烷(AMPTS)加入三口燒瓶中，在110°C下回流攪拌24h。加熱完成后過濾，并用無水乙醇沖洗，得到的表面硅烷化活性炭置于索氏提取器中充分提取24h，最后產(chǎn)物在80°C真空干燥，獲得硅烷化活性炭。
[0066]取3g上述制得的硅烷化活性炭于150mL的燒瓶中，加入10mL乙醇作溶液，再加入5mL的50wt%戊二醛，80°C回流攪拌2h后，過濾，并用蒸餾水多次沖洗濾餅，所得活性炭置于80°C真空干燥器中干燥24h，獲得接枝戊二醛的活性炭。
[0067]稱取上述制得的接枝戊二醛的活性炭0.6g置于裝有10mL蒸餾水的錐形瓶中，并加入30mg葡萄糖氧化酶，冰浴攪拌24h，獲得工作電極。
[0068]對獲得的工作電極進行生物酶固載量的檢測，檢測方法如下:
[0069]1、葡萄糖氧化酶濃度和吸光度的標準曲線測定
[0070]取1、2、3、4、5、6號共6支試管，分別在試管中加入0、0.2,0.4,0.6,0.8,1.0mL0.lmg/mL的葡萄糖氧化酶溶液,然后，在上述試管中依次加入1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0mL
蒸餾水。最后，在每支試管中均加入5mL考馬斯亮藍染液，室溫下?lián)u均。以I號試管為參比在595nm測各管內(nèi)溶液的吸光度。繪制的標準曲線如圖3所示。
[0071]2、生物酶固載量的檢測
[0072]分別稱量Ig上述制得的接枝戊二醛的活性炭于錐形瓶中。再分別加入濃度為0.04、0.07、0.1、0.3、0.5mg/mL葡萄糖氧化酶溶液。冰浴24h,過濾,測濾液在595nm處的吸光度，根據(jù)繪制的標準曲線計算生物酶固載量，結果如圖4所示。
[0073]由圖4可以看出，實施例1制得的工作電極的生物酶固載量達52.5mg/g。
[0074]實施例2工作電極的制備
[0075]將活性炭(椰殼活性炭)成型為圓柱狀，直徑0.5mm,長度Icm,碘吸附值700mg/g,比表面積1100m2/g，灰分彡4%。
[0076]稱取成型活性炭4g，用蒸餾水煮沸30min，過濾，重復上述操作三次，將其放入烘箱中110°C下干燥18h。
[0077]取干燥好的活性炭置于圓底燒瓶中，加入10mL,20% HNO3溶液，80°C下油浴攪拌回流反應3h。將經(jīng)過濾得到的濾餅置于500mL燒杯中，加入40OmL蒸懼水煮15min、過濾，重復操作3次。將得到的活性炭放入干燥箱中，100?120°C下干燥18h，獲得氧化后的活性炭。
[0078]對上述制得的氧化后的活性炭修飾納米金屬，其具體操作為:以上述氧化后的活性炭為工作電極，Pt為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，在0.0lmol/L Na2SO4和5mmol/L醋酸鈷的溶液中，采用循環(huán)伏安法電沉積納米鈷，循環(huán)伏安法的參數(shù)設置為:掃速為1mv/s，掃描范圍:-0.9?0.5V，掃描圈數(shù):100 ;將處理好的活性炭浸入0.lmmol/L的硝酸銀溶液中40min。重復該操作I次，獲得修飾納米金屬的活性炭。
[0079]在氮氣保護下，將10mL經(jīng)分子篩干燥后的甲苯、Ig上述制得的修飾納米金屬的活性炭、2mL(3-氨丙基)三甲氧基硅烷(AMPTS)加入三口燒瓶中，在110°C下回流攪拌24h。加熱完成后過濾，并用無水乙醇沖洗，得到的表面硅烷化活性炭置于索氏提取器中充分提取24h，最后產(chǎn)物在80°C真空干燥，獲得硅烷化活性炭。
[0080]取3g上述制得的硅烷化活性炭于150mL的燒瓶中，加入10mL乙醇作溶液，再加入5mL的50wt%戊二醛，80°C回流攪拌2h后，過濾，并用蒸餾水多次沖洗濾餅，所得活性炭置于80°C真空干燥器中干燥24h，獲得接枝戊二醛的活性炭。
[0081]稱取上述制得的接枝戊二醛的活性炭0.6g置于裝有10mL蒸餾水的錐形瓶中，并加入30mg過氧化氫酶，冰浴攪拌24h，獲得工作電極。并對其進行了生物酶固載量的檢測，結果顯示該工作電極的生物酶固載量達50.8mg/g0
[0082]實施例3工作電極的制備
[0083]將活性炭(煤質(zhì)活性炭)成型為圓柱狀，直徑10mm，長度10cm，碘吸附值850mg/g，比表面積950m2/g，灰分彡4%。
[0084]稱取成型活性炭4g，用蒸餾水煮沸30min，過濾，重復上述操作三次，將其放入烘箱中110°C下干燥24h。
[0085]取干燥好的活性炭置于圓底燒瓶中，加入10mL,20% HNO3溶液，80°C下油浴攪拌回流反應3h。將經(jīng)過濾得到的濾餅置于500mL燒杯中，加入40OmL蒸懼水煮15min、過濾，重復操作3次。將得到的活性炭放入干燥箱中，100?120°C下干燥24h，獲得氧化后的活性炭。
[0086]對上述制得的氧化后的活性炭修飾納米金屬，其具體操作為:以上述氧化后的活性炭為工作電極，Pt為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，在0.09mol/L Na2SO4和9mmol/L醋酸鈷的溶液中，采用循環(huán)伏安法電沉積納米鈷，循環(huán)伏安法的參數(shù)設置為:掃速為40mv/s，掃描范圍:-0.9?0.5V，掃描圈數(shù):30 ;將處理好的活性炭浸入50mmol/L的氯鉬酸溶液中5min。重復該操作20次,獲得修飾納米金屬的活性炭。
[0087]在氮氣保護下，將10mL經(jīng)分子篩干燥后的甲苯、Ig上述制得的修飾納米金屬的活性炭、2mL(3-氨丙基)三甲氧基硅烷(AMPTS)加入三口燒瓶中，在110°C下回流攪拌24h。加熱完成后過濾，并用無水乙醇沖洗，得到的表面硅烷化活性炭置于索氏提取器中充分提取24h，最后產(chǎn)物在80°C真空干燥，獲得硅烷化活性炭。
[0088]取3g上述制得的硅烷化活性炭于150mL的燒瓶中，加入10mL乙醇作溶液，再加入5mL的50wt%戊二醛，80°C回流攪拌2h后，過濾，并用蒸餾水多次沖洗濾餅，所得活性炭置于80°C真空干燥器中干燥24h，獲得接枝戊二醛的活性炭。
[0089]稱取上述制得的接枝戊二醛的活性炭0.6g置于裝有10mL蒸餾水的錐形瓶中，并加入30mg α -淀粉酶，冰浴攪拌24h，獲得工作電極。并對其進行了生物酶固載量的檢測，結果顯示該工作電極的生物酶固載量達47.3mg/g0
[0090]實施例4生物傳感器的制備
[0091]取實施例1制得的工作電極、對電極(由鉬制成)、參比電極(飽和甘汞電極，內(nèi)充液體為飽和氯化鉀)、磁力攪拌轉(zhuǎn)子、外殼、信號處理器、玻璃池、液體出口開關、液體出口、液體入口、電極固定體(由聚四氟乙烯材料制成)、反應池、螺絲組裝成生物傳感器，該生物傳感器的具體連接關系參見圖5，具體連接關系如下:
[0092]取工作電極(I)、對電極⑵和參比電極(3)固定于電極固定體(11)內(nèi)，工作電極
(I)通過螺絲(13)固定于電極固定體(11)；
[0093]磁力攪拌轉(zhuǎn)子(4)固定于玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池
(12)；
[0094]玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關
(8);液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接；
[0095]電極固定體(11)鑲嵌于外殼(5)上并通過導線連接信號處理器(6)。
[0096]對上述制得的生物傳感器進行電流響應值和抗干擾性的檢測，具體試驗及結果分析如下:
[0097]1、不同葡萄糖濃度下的電流響應
[0098]在玻璃池中加入19mL pH = 7.0的磷酸緩沖液,每隔15s滴入ImL pH = 7.0,濃度為0.05mol/L的葡萄糖溶液測得其每個濃度下的電流響應值。結果如圖6。
[0099]由圖6可以看出，線性關系為y = 0.0026X+0.1445，R2 = 0.9976，可見，該生物傳感器檢測葡萄糖濃度線性范圍寬廣，為2.5?20.3mmol/L,同時電流響應值達到微安級，靈敏度較高。
[0100]2、抗干擾性測試
[0101]在玻璃池中加入20mL pH = 7.0的磷酸緩沖液,每隔15s分別滴入ImL0.lmol/L的尿酸、抗壞血酸、葡萄糖得到相應的電流響應。結果如圖7。
[0102]由圖7可以看出，本實施例生物傳感器的工作電極對干擾因素的電流響應極小，而對葡萄糖有極強的響應，從而也說明實施例1提供的工作電極對葡萄糖的專一性強、抗干擾性強。
[0103]實施例5生物傳感器的制備
[0104]取實施例2制得的工作電極、對電極(由金制成)、參比電極(飽和甘汞電極，內(nèi)充液體為飽和氯化鉀)、磁力攪拌轉(zhuǎn)子、外殼、信號處理器、玻璃池、液體出口開關、液體出口、液體入口、電極固定體(由聚四氟乙烯材料制成)、反應池、螺絲組裝成生物傳感器，該生物傳感器的具體連接關系參見圖1，具體連接關系如下:
[0105]取工作電極(I)、對電極⑵和參比電極(3)固定于電極固定體(11)內(nèi)，工作電極(I)通過螺絲(13)固定于電極固定體(11)；
[0106]磁力攪拌轉(zhuǎn)子(4)固定于玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池(12)；
[0107]玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關
(8);液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接；
[0108]電極固定體(11)鑲嵌于外殼(5)上并通過導線連接信號處理器(6)。
[0109]對上述制得的生物傳感器進行了電流響應值和抗干擾性的檢測，結果與實施例4制得的生物傳感器的電流響應值和抗干擾性相近，表明本實施例制得的生物傳感器檢測葡萄糖濃度線性范圍寬廣，靈敏度較高，工作電極對相應底物的專一性強、抗干擾性強。
[0110]實施例6生物傳感器的制備
[0111]取實施例3制得的工作電極、對電極(由銀制成)、參比電極(飽和甘汞電極，內(nèi)充液體為飽和氯化鉀)、磁力攪拌轉(zhuǎn)子、外殼、信號處理器、玻璃池、液體出口開關、液體出口、液體入口、電極固定體(由聚四氟乙烯材料制成)、反應池、螺絲組裝成生物傳感器，該生物傳感器的具體連接關系參見圖1，具體連接關系如下:
[0112]取工作電極(I)、對電極⑵和參比電極(3)固定于電極固定體(11)內(nèi)，工作電極
(I)通過螺絲(13)固定于電極固定體(11)；
[0113]磁力攪拌轉(zhuǎn)子(4)固定于玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池
(12)；
[0114]玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關
(8);液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接；
[0115]電極固定體(11)鑲嵌于外殼(5)上并通過導線連接信號處理器(6)。
[0116]對上述制得的生物傳感器進行了電流響應值和抗干擾性的檢測，結果與實施例4制得的生物傳感器的電流響應值和抗干擾性相近，表明本實施例制得的生物傳感器檢測葡萄糖濃度線性范圍寬廣，靈敏度較高，工作電極對相應底物的專一性強、抗干擾性強。
[0117]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種工作電極，其特征在于，其原料為活性炭，經(jīng)成型、氧化、修飾納米金屬、硅烷化、接枝戊二醛、固載生物酶獲得； 所述工作電極的直徑為0.5?10mm，長度為I?10cm，碘吸附值為700?2500mg/g，比表面積為700?3500m2/g,灰分< 4%。
2.根據(jù)權利要求1所述的工作電極，其特征在于，所述活性炭為煤質(zhì)活性炭或椰殼活性炭。
3.根據(jù)權利要求1所述的工作電極，其特征在于，所述納米金屬為納米金、納米銀、納米銅或納米鉬。
4.根據(jù)權利要求1所述的工作電極，其特征在于，所述生物酶為葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、木瓜蛋白酶、α-淀粉酶或脲酶。
5.如權利要求1至4中任一項所述工作電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A:取活性炭，經(jīng)成型，獲得成型活性炭； 步驟B:取所述成型活性炭，經(jīng)氧化、修飾納米金屬、硅烷化、接枝戊二醛、固載生物酶，即得。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述修飾納米金屬具體為: 以氧化后的活性炭為工作電極，設置對電極和參比電極，采用循環(huán)伏安法電沉積納米鈷；將沉積納米鈷后的活性炭浸入納米金屬溶液中修飾； 重復上述操作I?20次。
7.如權利要求1至4中任一項所述的工作電極在制備生物傳感器中的應用。
8.—種生物傳感器，其特征在于，所述生物傳感器包括如權利要求1至4中任一項所述的工作電極(I)、對電極(2)、參比電極(3)、磁力攪拌轉(zhuǎn)子(4)、外殼(5)、信號處理器(6)、玻璃池(7)、液體出口開關(8)、液體出口(9)、液體入口(10)、電極固定體(11)、反應池(12)、螺絲(13)，具體連接關系為: 工作電極(I)、對電極⑵和參比電極⑶固定于電極固定體(11)內(nèi)，工作電極(I)通過螺絲(13)固定于電極固定體(11);磁力攪拌轉(zhuǎn)子⑷固定于玻璃池(7)，電極固定體(11)與玻璃池(7)構成反應池(12)； 玻璃池(7)有液體入口(10)和液體出口(9)，液體出口(9)設置有液體出口開關(8)；液體入口(10)與待測液輸入裝置連接，液體出口(9)與廢液瓶連接； 電極固定體(11)鑲嵌于外殼(5)上并通過導線連接信號處理器(6)。
9.根據(jù)權利要求8所述的生物傳感器，其特征在于，所述對電極(2)由導電材料制成。
10.根據(jù)權利要求8所述的生物傳感器，其特征在于，所述參比電極(3)為飽和甘汞電極，所述飽和甘汞電極的內(nèi)充液體為飽和氯化鉀。
【文檔編號】G01N27/327GK104198554SQ201410445152
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權日:2014年9月3日
【發(fā)明者】丁春華, 肖宇, 汪國慶, 姜宏 申請人:海南大學