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专利名称：纳米增效的检测细菌毒素的糖基功能化分子印迹膜电极的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通过测试电化学变量分析材料的生物化学电极，具体涉及一
种纳米增效的检测细菌毒素的糖基功能化分子印迹膜电极。
背景技术：
许多细菌病原体合成的细菌毒素是致病的首要因素。这种产生毒素的能力是许多 细菌病原体致病的潜在机制。细菌毒素主要有三种外毒素、内毒素和非蛋白毒素。外毒素 是一种典型的水溶性蛋白，是细菌在指数生长期分泌的已知可感染人类毒性最强的细菌毒 素，在很低浓度时就具有很高的毒性。因此，开发一种准确度高、特异性强、快速检测细菌毒 素的方法，对食物中毒、水污染等突发事故做出快速诊断，并选择合适的应对措施，对于食 品与环境控制以及国防安全都是十分重要的。 目前检测细菌毒素的方法主要有生物学方法，如动物测毒法和细胞测毒法；免 疫学方法，如有反向被动血凝实验(RPHA)、被动免疫溶血试验(PIH)、毒素与抗毒素琼脂 扩散试验、放射免疫测定(RIA)和酶联免疫吸附试验(ELISA);分子生物学方法，如PCR 法。上述这些方法虽然灵敏度较高，稳定性较好，但缺点是操作时间长、步骤复杂、结果准确 性不够。 现在很多领域都在利用丝网印刷技术制作不同用处的电极，中国专利申请号 85102225、99812560. 1、00130620. 0和02157282. 8中披露的就是这种丝网印刷电极。但尚 未见到由丝网印刷技术制成的真正用于产业化的一次性细菌毒素检测生物传感系统糖基 功能化分子印迹膜电极的相关报道。

发明内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种检测方便、成本低
廉、携带方便的纳米增效的检测细菌毒素的糖基功能化分子印迹膜电极。 本实用新型是通过以下技术方案实现的 所述的纳米增效的检测细菌毒素的糖基功能化分子印迹膜电极，包括电极基片， 电极基片上印制或粘贴由导电材料制成的第一电极基体和第二电极基体，其特殊之处在 于第一电极基体由工作电极通过电极连线与一个接线端子相连成一体；第二电极基体由 对电极通过电极连线和另一个接线端子相连成一体；所述电极连线表面涂覆一层聚碳酸 酯，所述工作电极表面涂覆有反应层和用于纳米增效的纳米材料(纳米金、纳米铂、碳纳米 管等)，所述反应层由通过表面修饰技术固定在工作电极上的能和细菌毒素发生特异分子 识别生化反应的糖基功能化分子印迹聚合物组成。 为使检测结果更加准确，本实用新型还包括固定在所述电极基片上的参比电极。 所述工作电极的形状优选为正六边形，所述对电极的形状优选为围绕在工作电极 外面的缺少相邻三边的正六边形。 本实用新型还包括有上盖，所述上盖覆盖在整个电极的最上面，所述参比电极、工作电极、对电极、接线端子和部分电极连线暴露在外边。 本实用新型的有益效果如下 1.由于使用丝网印刷电极，其电极拆换简便、小型化、易携带、可以一次性使用。 2.反应层是用表面修饰技术固定在工作电极上，通过固定化材料的配比调整，使 制得的分子印迹膜电极对环境温度的要求不明显，室温下使用即可。 3.制备方法简单，性能稳定，电极的重复性好，适用于细菌毒素检测生物传感器产 业化的实际应用。 4.由于丝网印刷技术的应用，使制作电极的工艺成本降低，适于产业化中价廉的 要求，这有利于制成一次性产品，方便客户使用。 5.丝网印刷技术不受承印物大小和形状的限制，其灵活性和实用性的特点使其在 制作电极时不受形状、大小等限制，制成不同规格的分子印迹膜电极产品，丰富产品种类。 6.由于丝网印刷可以进行工业化的大规模生产，使得电极在生产上可以批量定 制，它不受企业大小的限制，大工业机械化可以进行生产，乡镇企业、个体手工业也可以进
行生产。 7.丝网印刷电极规格小、重量轻、易于携带、方便、实用。 8.以丝网印刷电极为固定载体固定糖基功能化分子印迹聚合物的分子印迹膜电 极组建的生物传感系统，可实现对细菌毒素的快速在线检测，检测时间可控制在10min左 右，检出限为O. lng/g。 9.反应层加入了纳米材料(纳米金、纳米铂、碳纳米管等)，利用其纳米增效作用，
显著提高了所制得的电极的反应灵敏性和检测精度，使检测结果更加准确。 10.所述电极基片上固定有参比电极，使检测更加准确。

图1为电极基片的正视示意图。 图2为三个电极基体的正视示意图。 图3为反应层的正视示意图。 图4为上盖的正视示意图。 图5为本实用新型分子印迹膜电极的正视示意图。 图6为除去上盖的本实用新型分子印迹膜电极的正视示意图。 图7为本实用新型分子印迹膜电极的反应原理图。 其中，l.接线端子，2.电极连线，3.参比电极，4.工作电极，5.对电极，6.反应层， 7.窗口，8.上盖，9.电极基片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。 实施例1 如图6所示的一种纳米增效的检测细菌毒素的糖基功能化分子印迹膜电极，包括 电极基片9，所述电极基片9上印制或粘贴由导电材料制成的第一电极基体和第二电极基 体，第一电极基体由工作电极4通过电极连线2与一个接线端子1相连成一体；第二电极基体由对电极5通过电极连线2与另一个接线端子1相连成一体；所述电极连线2表面涂覆 一层聚碳酸酯，所述工作电极4表面涂覆有反应层和用于纳米增效的碳纳米管，所述反应 层是由通过表面修饰技术固定在工作电极4上的能和细菌毒素发生特异分子识别生化反 应的糖基功能化分子印迹聚合物组成。 为了使检测更加准确，本实用新型还包括固定在所述电极基片9上的参比电极3。 图1中，所示的电极基片9长35mm、宽12mm、厚0.5mm的；图2中，所示工作电极4 为边长为3mm的正六边形，对电极5的形状为围绕在工作电极4外面的缺少相邻三边的正 六边形片子，边长为4. 5mm ;图3中，反应层6为一与工作电极4面积相等的正六边形片。 如图5所示，本实用新型还包括有长26mm、宽12mm、厚0. 2mm的上盖8，所述上盖8 粘接在电极基片9、电极连线2、参比电极3、工作电极4和对电极5之上，形成一个完整的有 l个正六边形工作电极的糖基功能化分子印迹膜电极；所述参比电极3、工作电极4、对电极 5、接线端子1和部分电极连线2暴露在外边。 制造时以铂电极为工作电极、钼线作为对电极，饱和甘汞作为参比电极材料，将接 线端子1、电极连线2、参比电极3、工作电极4和对电极5通过喷涂法印制或用粘接剂粘接 在电极基片9的指定位置上。 本实用新型所述的分子印迹膜电极的制备方法如下 在由丝网印刷技术制成的有机绝缘材料做成的电极基片即载体上，将导电材料用 喷涂法印制形成工作电极、参比电极和对电极的基体，它们的中间部分表面上涂覆一层聚 碳酸酯绝缘体，在工作电极基体下端部分涂覆碳纳米管和反应层，即制得。 涂覆碳纳米管和反应层的具体方法如下 第一步，依次用0. 5 ii m和0. 3 ii mAl203粉末将铂电极抛光，再用50 %的HN03进行 处理，最后分别用丙酮和二次蒸馏水充分冲洗3次。 第二步，取5iiL碳纳米管溶液，均匀涂布于工作电极表面，室温下干燥。 第三步，将糖基功能化分子印迹聚合物加入到浓度为5%的溶剂中溶解，取10 ii L
上述混合液滴加到工作电极表面，均匀地涂成膜，在室温下干燥。 第四步，用缓冲溶液洗去多余的糖基功能化分子印迹聚合物。将制成的分子印迹 膜电极置于4。C下冰箱中，保存24h后使用。 上述方法中所用缓冲溶液的百分比浓度均为重量/体积比浓度，所用的糖基功能 化分子印迹聚合物根据不同的检测分于来选择，所用的缓冲液的配方是化2朋04 1. 15克， KC1 0. 2克，NaCl 8. 0克，KH2P04 0. 2克，定容于1000mL的容量瓶中，pH = 7. 4。 如图7所示本实用新型的工作原理 在溶剂中加入细菌毒素分子、功能单体、交联剂等反应物后引发反应，使其聚合。
而后利用物理或化学手段将细菌毒素分子从制备的聚合物中洗脱出来，聚合物内部便形成
了形状和官能团位置与细菌毒素分子相匹配的空穴，此空穴对细菌毒素分子具有高度的特
定识别性和结合能力，当样品中的待测物质与此聚合物特异性结合以后，结合光电转换技
术，将光信号转变成电信号，根据电极表面产生的电流的大小可以测定细菌毒素的含量。 实施例2 用作工作电极和对电极的基体的导电材料是碳，其他同实施例1。 实施例3
5[0050] 用作工作电极和对电极的基体的导电材料是金，所述工作电极4表面涂覆有用于
纳米增效的纳米金，其他同实施例1。 实施例4 用作工作电极和对电极的基体的导电材料是银，所述工作电极4表面涂覆有用于 纳米增效的纳米铂，其他同实施例1。
权利要求一种纳米增效的检测细菌毒素的糖基功能化分子印迹膜电极，包括电极基片，电极基片上印制或粘贴由导电材料制成的第一电极基体和第二电极基体，其特征在于第一电极基体由工作电极通过电极连线与一个接线端子相连成一体；第二电极基体由对电极通过电极连线与另一个接线端子相连成一体；所述电极连线表面涂覆一层聚碳酸酯，所述工作电极表面涂覆有反应层和用于纳米增效的纳米材料，所述反应层由通过表面修饰技术固定在工作电极上的能和细菌毒素发生特异分子识别生化反应的糖基功能化分子印迹聚合物组成。
2. 根据权利要求1所述的分子印迹膜电极，其特征在于还包括固定在所述电极基片 上的参比电极。
3. 根据权利要求1或2所述的分子印迹膜电极，其特征在于所述工作电极为正六边 形，所述对电极为围绕在工作电极外面的缺少相邻三边的正六边形。
4. 根据权利要求1或2所述的分子印迹膜电极，其特征在于还包括有上盖，所述上盖 覆盖在整个电极的最上面，所述参比电极、工作电极、对电极、接线端子和部分电极连线暴 露在外边。
5. 根据权利要求1或2所述的分子印迹膜电极，其特征在于所述纳米材料为纳米金、纳米铂或碳纳米管。
专利摘要本实用新型涉及一种纳米增效的检测细菌毒素的糖基功能化分子印迹膜电极，包括电极基片，电极基片上印制或粘贴由导电材料制成的第一电极基体和第二电极基体，第一电极基体由工作电极通过电极连线与一个接线端子相连成一体；第二电极基体由对电极通过电极连线与另一个接线端子相连成一体；所述电极连线表面涂覆一层聚碳酸酯，所述工作电极表面涂覆有反应层和用于纳米增效的碳纳米管。本实用新型的有益效果是可实现对细菌毒素的快速在线检测，检测时间可控制在10min左右，检出限为0.1ng/g；反应层加入了碳纳米管，利用其纳米增效作用，显著提高了所制得的电极的反应灵敏性和检测精度，使检测结果更加准确。
文档编号G01N27/327GK201522473SQ20092023901
公开日2010年7月7日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者于京华, 孙纳新, 宋晓妍, 张秀明, 朱晗, 林青, 汪世华, 葛慎光, 袁靓, 裴梅山, 贺晓蕊, 邢宪荣, 黄加栋 申请人:济南大学