专利名称：Au NPs-CeO₂@PANI纳米复合材料及制法和以此材料制作的葡萄糖生物传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于电化学生物传感器及其制作技术领域，具体的说是一种Au NPs-CeO2O PANI纳米复合材料及制法和以此材料制作的葡萄糖生物传感器。
背景技术：
近年来，随着纳米科学的发展和纳米材料制备技术的不断发展，纳米材料以其独特的物理化学特性而被广泛的应用于生物传感器的研制，人们一直致力于寻找具有良好生物相容性的新型纳米材料以提高生物传感器的电化学性能。到目前为止，众多的纳米材料如Au、Ag、Pt等贵重金属以及碳纳米管、导电聚合物薄膜等均已被成功地用于固定葡萄糖氧化酶。在这些纳米材料中，导电聚合物以其能有效的转移电子、稳定性好、易于构建独特的化学结构等优点，成为科学家在生物传感器研究领域关注的热点材料之一。而在导电聚合物中，聚苯胺因合成条件简单，成本低廉，无毒，性能稳定更是成为人们研究热点中的热点。然而，聚苯胺的氧化还原反应只有在酸性环境下才能有效地进行，这就限制了它在生物传感器领域的使用。因而，近年来人们致力于导电聚苯胺与无机纳米材料复合的研究，因为这些复合材料不仅具有优良的电化学性能，而且可以使导电聚苯胺在中性环境下可有效的进行氧化还原反应，这就拓展了导电聚苯胺在生物传感器领域的使用。在与导电聚苯胺复合的无机材料中，纳米半导体材料和金纳米粒子常被关注，这是因为纳米半导体材料具有巨大的比表面积、良好的电子传递和光电催化性质，在固定酶方面，它们可以很好的保持酶的生物活性，并提高了酶活性中心和电极之间的直接电子传递的效率。

发明内容
本发明的第一个目的是提供一种具有良好生物相容性的Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料。本发明的第二个目的是提供一种工艺简单、耗材少成本低的制备Au NPs-CeO2O PANI纳米复合材料的方法。本发明的第三个目的是提供以Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料制作的葡萄糖生物传感器。本发明Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料的制备方法，是由二氧化铈纳米颗粒 (CeO2)、苯胺单体(An)和金纳米粒子(Au NPs)复合而成。本发明Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料的制备方法，由以下步骤组成 A.制备二氧化铈纳米颗粒和金纳米粒子，用常规方法即可制得；
取30mL 0. 15mol/L Ce (NO3) 3溶液，加入6mL3%H202，再边搅拌边加入anol/L氨水，成黄色沉淀，至PH值大于9，使沉淀完全。将此沉淀离心两次，每次约15min。在沉淀中加入稀 HNO3(ImoVL)调pH至1. 4，在60°C的水浴温度下进行胶溶，形成浅黄色透明的( 水溶胶。 将( 水溶胶蒸干后得到的样品在550°C下焙烧2h，既得纳米( 粉末；将3 mL柠檬酸三钠溶液(0.034 mol/L)加入到盛有100 mL水的三口烧瓶中，加热至沸腾，搅拌下快速注入1 mL氯金酸溶液(0.0 mol/L)，调节热源使反应体系保持微沸，搅拌3 5min，溶液从浅黄色变成无色、灰色，最后变成酒红色，移去热源，停止搅拌，冷却至室温后既得金纳米粒子；
B.将二氧化铈纳米颗粒超声分散在20mL1 mol 盐酸溶液中，再加入苯胺单体，超声分散30 min，形成悬浮液X，其中二氧化铈纳米颗粒与苯胺单体摩尔比在1:0. 5 2之间；
C.将与苯胺单体摩尔比为1:1的过硫酸铵溶解在5mL 1 mol · L—1盐酸溶液中，形成溶液Y;
D.用滴液漏斗将Y缓慢滴加到X中，在磁力搅拌下反应12h;反应结束后离心分离，分别用0.1 mol化―1盐酸溶液、乙醇和二次水洗涤产物至离心液为无色，60 °C真空干燥对h， 得到CeO2OPANI纳米复合材料；
E.将经过步骤D所得的具有核-壳结构的CeO2OPANI纳米复合材料在浓度为1.0 mg -πιΓ1金纳米粒子的溶胶中搅拌1 后，离心分离，并将产物真空干燥，既得Au NPs-CeO2O PANI纳米复合材料。本发明Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料制作的葡萄糖生物传感器，以Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料固定葡萄糖氧化酶。一种实施方式是将Au [email protected]纳米复合材料、壳聚糖、葡萄糖氧化酶混合均勻后滴于清洁好的基底电极表面，室温放置晾干，从而制得葡萄糖生物传感器。
具体实施方式
可以是将Au [email protected]纳米复合材料溶于去离子水中，其溶液浓度为0. 5 1. 5mg/mL，超声Ih ；将Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料、lmg/^L葡萄糖氧化酶及质量分数为1.0%壳聚糖按体积比为3:3:1充分混勻后滴于电极表面。其中，二氧化铈纳米颗粒被完全包埋在聚苯胺中，形成核-壳结构；壳层聚苯胺的厚度大约为25 nm，被包埋的二氧化铈纳米颗粒核平均粒径在10 nm左右，金纳米粒子平均粒径为5nm。本发明制备的纳米复合材料生物相容性良好，利于生物酶的固定。该制备方法工艺简单，耗材少，成本低。本发明合成Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料，并将其修饰于电极上，为葡萄糖氧化酶提供较大的固定化表面积，实现了对葡萄糖的直接电化学传感检测，拓宽了对葡萄糖检测的线性范围。本发明采用Au [email protected]纳米复合材料固定生物酶，利用Au NPs-Ce02iPANI 纳米复合材料良好的电催化活性和生物相容性等优势，提高了修饰电极对酶的相容性，制得的传感器有效保持了葡萄糖氧化酶的生物活性，提高了生物传感器的灵敏度、线性范围及稳定性等。从而提高生物传感器的综合性能指标。制得的生物传感器灵敏度高，稳定性好，线性范围宽，具有一定的抗干扰能力，可广泛应用到糖尿病诊断和食品工艺监测等方面。该方法制作的葡萄糖生物传感器对葡萄糖的检测线性范围是6.2X10_6 2. 8 X 10 检出限为1.0X10—6 M，在实际分析检测方面具有较好的应用前景。下表一为Au [email protected]纳米复合材料与其他常用纳米材料固定葡萄糖氧化酶的检测线性范围对比表。表一
权利要求
1.一种Au [email protected]纳米复合材料，其特征在于该材料是由二氧化铈纳米颗粒、苯胺单体和金纳米粒子复合而成。
2.—种Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料的制备方法，其特征在于由以下步骤组成A.制备二氧化铈纳米颗粒和金纳米粒子；B.将二氧化铈纳米颗粒超声分散在20mL1 mol·!/1盐酸溶液中，再加入苯胺单体，超声分散30 min，形成悬浮液X，其中二氧化铈纳米颗粒与苯胺单体摩尔比在1:0. 5 2之间；C.将与苯胺单体摩尔比为1:1的过硫酸铵溶解在5mL 1 mol -L-I盐酸溶液中，形成溶液Y;D.用滴液漏斗将Y缓慢滴加到X中，在磁力搅拌下反应12h;反应结束后离心分离，分别用0. 1 mol · L-I盐酸溶液、乙醇和二次水洗涤产物至离心液为无色，60 ！真空干燥M h，得到[email protected]纳米复合材料；E.将经过步骤D所得的具有核-壳结构的CeO2OPANI纳米复合材料在浓度为 1.0 mg · mL-1金纳米粒子的溶胶中搅拌1 后，离心分离，并将产物真空干燥，既得Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料。
3.一种以Au [email protected]纳米复合材料制作的葡萄糖生物传感器，其特征在于以 Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料固定葡萄糖氧化酶。
4.根据权利要求3所述的以[email protected]纳米复合材料制作的葡萄糖生物传感器，其特征在于将Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料、壳聚糖、葡萄糖氧化酶混合均勻后滴于清洁好的基底电极表面，室温放置晾干，从而制得葡萄糖生物传感器。
5.根据权利要求4所述的以[email protected]纳米复合材料制作的葡萄糖生物传感器，其特征在于将Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料溶于去离子水中，其溶液浓度为 0. 5 1. 5mg/mL，超声Ih ；将Au NPs-Ce02iPANI纳米复合材料、lmg/^L葡萄糖氧化酶及质量分数为1. 0%壳聚糖按体积比为3:3:1充分混勻后滴于电极表面。
全文摘要
本发明公开了一种[email protected]纳米复合材料及制法和以此材料制作的葡萄糖生物传感器。首先以二氧化铈纳米颗粒(CeO2)、苯胺单体(An)和金纳米粒子(AuNPs)复合成[email protected]纳米复合材料，再以[email protected]纳米复合材料固定葡萄糖氧化酶制得葡萄糖生物传感器。本发明制备的纳米复合材料生物相容性好，利于生物酶的固定且制备方法成本低，简单快捷。本发明制作的生物传感器灵敏度高，稳定性好，线性范围宽，具有一定的抗干扰能力，可广泛应用到糖尿病诊断和食品工艺监测等方面。对葡萄糖检测的线性范围为6.2×10-6~2.8×10-3M，检出限为1.0×10-6M。
文档编号G01N27/327GK102175735SQ20101061768
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者刘国汉, 左显维, 王艳凤, 郑礡, 韩根亮, 马莉萍 申请人:甘肃省科学院传感技术研究所