纳米复合材料、SDM电化学适体传感器的制备方法及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种P‑rGO‑C60纳米复合材料和P‑rGO‑C60‑Pt@Au纳米复合材料，还公开了一种用于SDM检测的电化学DNA适体传感器，由以下方法制备得到：1)用TCEP溶液处理SDM适体备用；2)将玻碳电极抛光成镜面，处理电极，干燥备用；3)将电极电化学清洗，水冲洗，干燥；4)将6～10μLP‑rGO‑C60溶液滴加到玻碳电极表面上，干燥，将GOD溶液滴加到电极上；5)将P‑rGO‑C60‑Pt@Au溶液滴加到电极表面，室温干燥；6)取SDM结合适体滴加在电极上室温孵育；7)将电极浸入GOD溶液，即得。还公开了采用该传感器检测SDM的方法。

Preparation and detection methods of nano composite and SDM electrochemical adaptive sensor

【技术实现步骤摘要】
纳米复合材料、SDM电化学适体传感器的制备方法及检测方法
本专利技术涉及电化学检测
，具体涉及一种纳米复合材料、SDM电化学适体传感器的制备方法及检测方法。
技术介绍
磺胺二甲氧嘧啶(SDM)是一种磺酰胺类药物，可有效作用于大多数革兰氏阳性菌和阴性菌，为广谱抗菌药，是畜禽生产中用于抗细菌及原虫感染的常用磺胺药之一。但SDM的不合理使用导致药物在动物粪便或组织中残留；一方面，含残留药物的粪便作为肥料用于农业耕作进而污染土壤，并影响土壤中微生物的生长；另一方面，人们长期食用含残留药物的动物源性食品也会危害其身体健康。为了保护环境以及消费者的健康，许多国家的政府，如欧盟委员会以及中国都采用100ng/mL作为动物源性食品中SDM的最大残留限量。传统的用于SDM分析检测的方法有高效液相色谱法(HPLC)，气相色谱-质谱联用分析法(GC-MS)和毛细管电泳法(CE)等。但这些方法对于实验条件和技术人员的要求较高，操作繁琐耗时，仪器设备昂贵、检测成本高等；另外，其检测结果的特异性和灵敏度往往较低，通常无法满足微量SDM检测的实际需求。因此，开发一种简便、敏感特异的SDM检测新技术和新方法具有非常重要的意义。适体(aptamer)，是利用指数富集的配体系统进化(SELEX)技术，从人工构建的随机核酸库中筛选获得的与目标配体具有高效专一结合的单链DNA或RNA片段。与抗体相比，适体具有稳定性好、成本低、目标物作用范围广、高特异性和亲合力等优点。将适体作为识别元件与电化学传感技术相结合构建的电化学适体传感器，既具有电化学分析的高灵敏度、快响应、低成本，又具有适体的高选择性和强特异性等优点，在疾病诊断、环境监测和药物分析等方面具有广阔的应用前景。为进一步提高电化学适体传感器的检测灵敏度以达到实际应用的需求，近年来，新型的信号放大技术在电化学适体传感器的构建中得到了广泛的应用。其中，纳米材料因其独特的理化性质(量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等)和较好的生物相容性，在提高传感器的灵敏度方面，具有很好的应用前景。新型复合纳米材料的设计制备方面，石墨烯掺杂C60(rGO-C60)纳米复合物在维持石墨烯原有优点的基础上，进一步增加其活性比表面积和导电性；聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)作为一种强阳离子电解质和高分子抗静电剂，可以防止rGO-C60自身的团聚，使制备的纳米复合物获得良好的分散性，提高传感器响应的稳定性。因此，该新型的P-rGO-C60复合材料不仅具有较大的比表面积和良好的导电性，还可以显著提高生物分子的活性，增加电活性物质的固载量。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术一方面提供了一种P-rGO-C60纳米复合材料，由如下步骤制备得到：1)制备C60水溶液；2)将氧化石墨烯超声分散在超纯水中，加入步骤1)制得的C60水溶液，然后滴加PDDA，搅拌，滴加水合肼，80～110℃反应3～5h，离心、洗涤，再将沉淀物分散在超纯水中，即得到P-rGO-C60纳米复合材料溶液。在上述技术方案中，所述步骤1)中C60水溶液的制备方法为：将甲苯加入到C60粉末中，然后用超声处理得到深紫色溶液，然后加入超纯水，静置分层，连续超声处理10～12h，直到甲苯相的C60转移到水相中，待甲苯完全蒸发，最终得到棕黄色溶液，最后用0.45μm微孔滤膜过滤器过滤，得到纯C60水溶液。本专利技术另一方面提供了一种P-rGO-C60-Pt@Au纳米复合材料，由如下步骤制备得到：1)制备纳米金溶胶；2)制备Pt@Au核-壳微球颗粒：将步骤1)制备的纳米金溶胶加入超纯水中，加热至70～90℃，加入H2PtCl6溶液，然后滴加抗坏血酸，将混合溶液加热回流直到溶液颜色不变，冷却至室温，得到Pt@Au核-壳微球溶液；3)P-rGO-C60-Pt@Au：将步骤2)制得的Pt@Au核-壳微球溶液加入权利要求1所述的P-rGO-C60溶液中，然后在3～5℃下反应12～16h，离心、洗涤、定容，即得到P-rGO-C60-Pt@Au纳米复合材料；在上述技术方案中，所述步骤1)制备纳米金溶胶的方法为：将1mL1％HAuCl4溶液加入100mL超纯水中，加热沸腾后快速加入2.5mL1％柠檬酸三钠溶液，颜色将从蓝色变为红色，继续加热15min，冷却后用超纯水重新定容，得到透明酒红色溶液纳米金溶胶。本专利技术另一方面提供了一种用于SDM检测的电化学DNA适体传感器，由以下方法制备得到，该方法包括以下步骤：1)用TCEP溶液室温下处理巯基标记的SDM结合适体，时间0.5～1.5h，储存备用；2)分别用0.3μm和0.05μm的Al2O3粉末将玻碳电极抛光成镜面，然后分别按超纯水、无水乙醇、超纯水的顺序超声处理电极，干燥备用；3)将步骤2)得到的电极进行电化学清洗，然后用超纯水冲洗，干燥；4)将6～10μL前述的P-rGO-C60溶液滴加到步骤3)清洁的玻碳电极表面上，室温干燥，然后在3～5℃下将GOD溶液滴加到电极上，存放8～12h备用；5)将3μL前述的P-rGO-C60-Pt@Au溶液滴加到步骤4)得到的电极表面上；室温干燥；6)步骤1)制得的SDM结合适体，滴加在步骤5)制备得到的电极上室温孵育12～16h；7)将步骤6)得到的电极浸入GOD溶液中0.5～1.5h，即得到用于SDM检测的电化学DNA适体传感器。本专利技术另一方面提供了一种利用电化学DNA适体传感器检测SDM的方法，包括如下步骤：1)向上述的适体传感器的电极上滴加不同浓度的目标物磺胺二甲氧嘧啶；2)将电极置于0.1MPBS溶液中进行表征，测量其电流变化值；3)根据步骤2)所得电流变化值与SDM浓度对数值的线性关系，绘制工作曲线；4)将待测样品用权利要求5所述的适体传感器检测，将得到的电流值通过步骤3)制得的工作曲线计算得到待测样品的SDM浓度。本专利技术首先制备化学性能优异的聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯掺杂C60(P-rGO-C60)复合纳米材料作为传感器的敏感界面，利用石墨烯和C60较大的比表面积和多孔特征在提高葡萄糖氧化酶(GOD)固载量的同时促进GOD与电极之间的电子传递；然后将铂金纳米粒子修饰的P-rGO-C60复合材料用于固载巯基标记的单链SDM适体，同时能进一步增强GOD的电化学信号并保持GOD和SDM适体良好的生物活性；最后通过适体与不同浓度目标物的特异性结合引起电化学信号的不同变化，来实现对SDM的定量检测。所制备的电化学适体传感器成功用于SDM的超灵敏检测。与传统的SDM检测方法相比，本专利技术的优点在于灵敏度高，特异性强，检测迅速，方便，成本低，无污染，从而为磺胺二甲氧嘧啶的检测提供了新的分析方法。本专利技术的有益效果是：1)利用石墨烯和C60较大的比表面积和多孔特征在提高葡萄糖氧化酶(GOD)固载量的同时促进GOD与电极之间的电子传递，因而能有效增强电化学响应信号、提高传感器的检测灵敏度。2)铂金纳米粒子修饰P-rGO-C60复合材料：用于固载巯基标记的单链SDM适体，同时能进一步增强GOD的电化学信号并保持GOD和SDM良好的生物活性；3)适体用于目标物的识别具有高度的特异性，可提高传感器的选择性，从而为微量SDM的检测提供了新的研究方向和分析方法。4)涉及的材料均可在实验室条件下合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种P‑rGO‑C60纳米复合材料，其特征在于，由如下步骤制备得到：1)制备C60水溶液；2)将氧化石墨烯超声分散在超纯水中，加入步骤1)制得的C60水溶液，然后滴加PDDA，搅拌，滴加水合肼，80～110℃反应3～5h，离心、洗涤，再将沉淀物分散在超纯水中，即得到P‑rGO‑C60纳米复合材料溶液。

【技术特征摘要】
1.一种P-rGO-C60纳米复合材料，其特征在于，由如下步骤制备得到：1)制备C60水溶液；2)将氧化石墨烯超声分散在超纯水中，加入步骤1)制得的C60水溶液，然后滴加PDDA，搅拌，滴加水合肼，80～110℃反应3～5h，离心、洗涤，再将沉淀物分散在超纯水中，即得到P-rGO-C60纳米复合材料溶液。2.如权利要求1所述的P-rGO-C60纳米复合材料，其特征在于，所述步骤1)中C60水溶液的制备方法为：将甲苯加入到C60粉末中，然后用超声处理得到深紫色溶液，然后加入超纯水，静置分层，连续超声处理10～12h，直到甲苯相的C60转移到水相中，待甲苯完全蒸发，最终得到棕黄色溶液，最后用0.45μm微孔滤膜过滤器过滤，得到纯C60水溶液。3.一种P-rGO-C60-Pt@Au纳米复合材料，其特征在于，由如下步骤制备得到：1)制备纳米金溶胶；2)制备Pt@Au核-壳微球颗粒：将步骤1)制备的纳米金溶胶加入超纯水中，加热至70～90℃，加入H2PtCl6溶液，然后滴加抗坏血酸，将混合溶液加热回流直到溶液颜色不变，冷却至室温，得到Pt@Au核-壳微球溶液；3)P-rGO-C60-Pt@Au：将步骤2)制得的Pt@Au核-壳微球溶液加入权利要求1所述的P-rGO-C60溶液中，然后在3～5℃下反应12～16h，离心、洗涤、定容，即得到P-rGO-C60-Pt@Au纳米复合材料。4.如权利要求3所述的P-rGO-C60-Pt@Au纳米复合材料，其特征在于，所述步骤1)制备纳米金溶胶的方法为：将1mL1％HAuCl4溶液加入100mL超纯水中，加热沸腾后快速加入2...

【专利技术属性】
技术研发人员：白丽娟，母昭德，游欢，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50