本实用新型属于电化学测定仪器，具体涉及一种含有敏感膜的丝网印刷生物传感器。
背景技术：
电化学生物传感器是基于生物识别的高度专一性发展起来的一种分析技术，在临床诊断、农残分析、食品药品工业等领域具有广泛的应用前景。在电化学生物传感器的研制中，一个关键的技术就是如何将生物材料稳定、高活性地固定到基体电极表面，构成传感器的敏感膜。近年来磁性纳米粒(mnps)由于其兼具纳米粒的表面与界面效应及特殊的磁学性质成为研究的热点。mnps以磁性材料(如co、fe、fe3o4、γ-fe2o等)为中心，其表面连接生化活性功能基团，不但具备良好的磁导向性，也具有良好的生物相融性。将mnps作为固定化载体，在外加磁场的作用下可将生物材料定位于电极表面。
目前mnps的使用以铁及铁系氧化物居多，由于mnps具有高比表面积、高比表面能，以及粒子各向异性的偶极距作用因而很容易团聚，如fe、fe3o4很容易被氧化成γ-fe2o3，导致粒子发生聚集和沉淀，不能形成稳定的分散体系，限制了其应用。
血红蛋白(hb)在生命活动和生物代谢过程中起着重要的作用，由于其具有过氧化物酶和细胞色素p450的生物催化作用，因此成为研究生物大分子电化学的理想模型物。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种含有敏感膜的丝网印刷生物传感器。本实用新型提供的传感器解决了在保证丝网印刷生物传感器稳定性和灵敏度的基础上，将丝网印刷生物传感器应用于测定血红蛋白对其底物过氧化物的电化学催化行为，快速测定过氧化氢的含量。
本实用新型采用的磁性钴纳米粒为碳包覆核-壳型磁性钴纳米粒，碳包覆核-壳型磁性钴纳米粒的壳结构不仅保护磁性核心钴纳米粒不受环境影响降解，也防止聚结，有利于形成稳定的分散体。碳包覆核-壳型磁性钴纳米粒不但具备良好的磁导向性，也具有良好的生物相融性。将碳包覆核-壳型磁性钴纳米粒作为固定化载体，在外加磁场(磁铁)的作用下可将血红蛋白定位于工作电极表面，实现了血红蛋白活性中心与电极之间的直接电子传递，提高了丝网印刷生物传感器的响应灵敏度，更有利于电极的稳定保存。
一种含有敏感膜的丝网印刷生物传感器，包括基片；
所述基片上印制有导轨、工作电极、辅助电极和参比电极；
所述工作电极上涂覆有敏感膜；
所述基片上覆盖有绝缘层。
上述导轨电极由导电银油墨或导电碳油墨印制于基片上形成的三个并列导轨，由宽度不同的两矩形块组成，其中端部较宽用于连接电化学工作站，中间部分较窄用于连接各电极。
上述工作电极为碳电极；工作电极主体为圆形块扩展连接至中间导轨电极较窄部分的末端。
上述参比电极为为ag/agcl电极，由银/氯化银油墨印制在左侧导轨电极较窄部分的末端向中间电极延展形成的小段弧形环。
上述辅助电极为碳电极，主体为由左侧导轨极较窄部分的末端下部起始，环绕工作电极，至右侧导轨电极较窄部分末端形成的大段弧形环，靠近右侧电极的部分扩展至导轨电极上。
上述敏感膜由磁性纳米粒和血红蛋白的混合溶液凃覆于工作电极表面，再低温蒸发溶剂形成。
上述磁性纳米粒为包覆核-壳型磁性钴纳米粒。
本实用新型的有益效果：
1)利用磁性钴纳米粒作为血红蛋白的固定化材料制备敏感膜，在外加磁场(磁铁)的作用下将磁性钴纳米粒与血红蛋白涂覆在工作电极上，提高了血红蛋白在丝网印刷生物传感器上的灵敏度和稳定性；
2)该丝网印刷生物传感器具有选择性好、测定快速、易操作等特点，可用于考察血红蛋白的直接电化学，并可用于测定血红蛋白对底物的电化学催化行为，快速测定底物的含量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为丝网印刷传感器配合使用的反应装置的结构图；
图3为丝网印刷生物传感器的电化学响应图；
图4为丝网印刷生物传感器对过氧化氢的电化学响应图；
附图标记：1-基片，2-导轨，3-参比电极，4-工作电极，5-辅助电极，6-绝缘层，7-敏感膜，81-模块一，82-中间部分，821-反应池，822-气道，83-外包部分，84-角码，85-螺丝，86-螺母，87-模块二，88-合页，89-磁铁，810-模块三。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进一步说明，本实用新型的内容完全不限于此。
下述的功能化碳包覆核-壳型磁性钴纳米粒的制备采用文献[synthesisoffunctionalized,dispersiblecarbon-coatedcobaltnanoparticlesforpotentialbiomedicalapplications,faradaydiscuss.,2014,175,27](一种功能化、可分散的碳包覆钴纳米材料的合成方法及其潜在的生物医学应用)所述的方法。
实施例1
图1示出了本实用新型的结构。一种含有该敏感膜的丝网印刷生物传感器，包括基片1，基片1上印制导轨2、参比电极3、工作电极4、辅助电极5、和绝缘层6。所述工作电极4表面涂覆有一层敏感膜7，所述敏感膜7由磁性钴纳米粒与血红蛋白的混悬液涂覆在工作电极4表面，低温蒸发溶剂得到。
其中：
导轨电极由导电银油墨或导电碳油墨印制于基片上形成的三个并列导轨，由宽度不同的两矩形块组成，其中端部较宽用于连接电化学工作站，中间部分较窄用于连接各电极；优选的，较宽部分2mm×5mm，较窄部分1mm×17mm。
工作电极为碳电极；主体为圆形块扩展连接至中间导轨电极较窄部分的末端；优选的，圆形块直径为2mm；扩展部分1mm×2mm。
参比电极为ag/agcl电极，由银/氯化银油墨印制在左侧导轨电极较窄部分的末端向中间电极延展形成的小段弧形环；优选的，参比电极为1/6圆弧，内径为4mm，外径为7mm。
辅助电极为碳电极，主体为由左侧导轨极较窄部分的末端下部起始，环绕工作电极，至右侧导轨电极较窄部分末端形成的大段弧形环，靠近右侧电极的部分扩展至导轨电极上；优选的，主体部分为2/3圆弧，内径4mm，外径为7mm，扩展部分1mm×5mm。
敏感膜中磁性钴纳米粒的浓度为1～10mg/ml，优选的浓度为3.0mg/ml；敏感膜中hb浓度为1～10mg/ml，优选的浓度为5.0mg/ml。
该生物传感器需配合专利cn208721607u公开的“一种用于丝网印刷电极测定的反应装置”使用。图2示出了丝网印刷传感器配合使用的反应装置的结构，该结构包括模块一81和模块二87。模块一包括中间部分82和外包部分83；中间部分82开有贯穿于模块一上下表面的柱形孔即为反应池821；所述反应池821通过气道822连通到外部大气。模块二87上表面用于放置丝网印刷生物传感器1。模块一81和模块二87的侧面设置有角码84，并通过螺丝85和螺母86固定。模块三810内部设置有磁铁89，模块三810通过合页88铰接于模块二87下面。
使用方法：
首先将丝网印刷生物传感器1放置于模块二87上表面，然后覆盖上模块一81，调整丝网印刷生物传感器1的位置使得其正好位于反应池821的正下方，以使得丝网印刷生物传感器1的反应区域(包含工作电极、参比电极及辅助电极)同时处于反应池中；然后对准角码84并使用螺丝85和螺母86紧密固定；加装模块三810，利用磁铁89产生外加磁场。再根据需要选择性连接气822以通入特殊气体，气道822不使用时可实用橡胶塞进行密封；最后将丝网印刷生物传感器1与电化学工作站相连接，即可开始测试。
实施例2
实施例1所制备的丝网印刷生物传感器的电化学响应
利用实施例1的丝网印生物传感器配合反应装置观察丝网印生物传感器敏感膜中血红蛋白的电化学响应。在外加磁场作用(磁铁)下，敏感膜中的钴磁性纳米将血红蛋白定位于工作电极表面，血红蛋白中的电子转移可被记录下来，实验血红蛋白的直接电化学测定。
测定条件：测定介质为0.1mol/l磷酸盐缓冲溶液，使用前高纯氮气除氧20min。
测定方法：循环伏安法(cv)扫描范围-1.0～0.2v，扫描速度：100mv/s，在氮气氛围下进行试验。响应测定结果如图3所示。
实施例3
实施例1所制备的的丝网印刷生物传感器对过氧化氢的电化学响应
利用实施例1的丝网印生物传感器配合反应装置观察丝网印生物传感器对过氧化氢的电化学响应。在外加磁场作用(磁铁)下，敏感膜中的钴磁性纳米将血红蛋白定位于工作电极表面。向溶液中加入过氧化氢溶液后，可以观察到血红蛋白的还原峰电流电流增加，同时伴随着氧化峰电流的减小。随着过氧化氢浓度的增高，还原峰增加的越明显，这是典型的电催化还原过氧化氢的过程。说明丝网印刷生物传感器敏感膜中的血红蛋白对过氧化氢的催化作用，本实用新型的丝网印刷生物传感器实现了对过氧化氢的高灵敏测定。
测定条件：测定介质为0.1mol/l磷酸盐缓冲溶液，溶液使用前高纯氮气除氧20min；过氧化氢浓度为3×10-5mol/l，
测定方法：循环伏安法(cv)扫描范围-1.0～0.2v，扫描速度：100mv/s，在氮气氛围下进行试验。响应测定结果如图4所示。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种含有敏感膜的丝网印刷生物传感器，其特征在于：
包括基片；
所述基片上印制有导轨、工作电极、辅助电极和参比电极；
所述工作电极上涂覆有敏感膜；
所述基片上覆盖有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于：所述导轨电极由导电银油墨或导电碳油墨印制于基片上形成的三个并列导轨，由宽度不同的两矩形块组成，其中端部较宽用于连接电化学工作站，中间部分较窄用于连接各电极。
3.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于：所述工作电极为碳电极；工作电极主体为圆形块扩展连接至中间导轨电极较窄部分的末端。
4.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于：所述参比电极为ag/agcl电极，由银/氯化银油墨印制在左侧导轨电极较窄部分的末端向中间电极延展形成的小段弧形环。
5.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于：所述辅助电极为碳电极，主体为由左侧导轨极较窄部分的末端下部起始，环绕工作电极，至右侧导轨电极较窄部分末端形成的大段弧形环，靠近右侧电极的部分扩展至导轨电极上。
6.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于：所述敏感膜由磁性纳米粒和血红蛋白的混合溶液凃覆于工作电极表面，再低温蒸发溶剂形成。
7.根据权利要求6所述的生物传感器，其特征在于：所述磁性纳米粒为包覆核-壳型磁性钴纳米粒。
技术总结