专利名称：一种电化学传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于电沉积金纳米粒子(GNPs)与磁性四氧化三铁纳米粒子 (FNPs)的电化学传感器。
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。传统的高度灵敏的电化学生物传感器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，不能重复利用，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纳米金粒子(GNPs)和磁性四氧化三铁纳米粒子 (FNPs)的高灵敏的电化学传感器，具有良好的稳定性，操作简单且可重复利用。本发明电化学传感器含有沉积金纳米粒子和磁性四氧化三铁纳米粒子。本发明的一个优选的技术方案中，所述的电化学传感器采用三电极系统玻碳电
3极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，钼丝为对电极。所述的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。所述的玻碳电极的直径优选为4.0 mm。本发明的一个优选的技术方案中，所述的电化学传感器的再生可通过大约30s 的磷酸盐缓冲液洗涤并用N2吹干。本发明电化学传感器通过结合电沉积GNPs和磁性FNPs的技术，构建了一种抑制 性过氧化氢(H2O2)电化学传感器。此电化学传感器没有用到像其他过氧化氢传感器中所必 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用磁性FNPs和电沉积GNPs两种材料制成，很容易被再生， 可重复利用。本发明电化学传感器的再生可采用通过大约30s的磷酸盐缓冲液洗涤并用N2 吹干的方法。此方法是将本发明电化学传感器放入浓度为1.1 μΜ过氧化氢中，通过大约 30s的磷酸盐缓冲液洗涤并用N2吹干而再生，并通过循环伏安法不断测电流的大小。此工 作传感器再生只用了条件温和的简单方法，不像其他方法的再生使用了一些有机试剂，大 大增强了传感器的稳定性。


图1是基于电沉积纳米金粒子(nano Au)和磁性四氧化三铁纳米粒子(nano Fe3O4)的GCE电极的修饰图。图2是本发明电化学传感器放入浓度为1. 1 μΜ H2O2中，通过大约30s的磷酸盐 缓冲液洗涤并用N2吹干而再生(regeneration run)，通过循环伏安法不断测5个循环电流 的直方图。
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 =4.0 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， 其结构修饰如图1所示。通过结合电沉积GNPs和磁性FNPs的技术，构建了一种抑制性过氧化氢(H2O2)电 化学传感器。此电化学传感器没有用到像其他H202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放入浓度为1. 1 μΜ H2O2中，通过大约30s的磷酸盐缓冲液 洗涤并用N2吹干而再生，并通过循环伏安法不断测电流的大小，经过五个循环后，发现此 传感器信号几乎恢复到原始值(RSD=L 5 %)，电流直方图如图2所示。说明用磁性FNPs和 电沉积GNPs两种材料制成的电化学传感器很容易被再生，可重复利用。因为生成的羟基自 由基这种中间体很不稳定，容易被氧气氧化，从而将活性位点复原。而且此工作传感器再生 只用了条件温和的简单方法，不像其他方法的再生使用了一些有机试剂，大大增强了传感 器的稳定性。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
一种电化学传感器，其特征在于，它含有沉积金纳米粒子和磁性四氧化三铁纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，它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。
3.根据权利要求2所述的电化学传感器，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述的电化学传感器，其特征在于，所述的玻碳电极的直径为4.0mmD
5.权利要求1所述的电化学传感器的再生可通过大约30s的磷酸盐缓冲液洗涤并用N2 吹干。
全文摘要
本发明公开了一种基于金纳米粒子与四氧化三铁纳米粒子组成电极的电化学传感器及其应用。本发明所述电化学传感器可以用于检测过氧化氢，具有良好的稳定性，灵敏度高，操作简单且可重复利用。
文档编号G01N27/26GK101986148SQ20101051011
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