一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法技术

本发明专利技术属于生物传感器技术领域，公开了一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法。氮化碳量子点作为一种新型的共反应物可以增强发光体(Ru(dcbpy)3

A preparation method of electrochemiluminescence biosensor for mercury ion detection

【技术实现步骤摘要】
一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法
本专利技术属于生物传感器
，特别涉及一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法。
技术介绍
工业生产产生的含汞离子(Hg2+)废弃物排放到环境中，会对土壤、水以及农作物产生危害。例如，引起农作物生理功能的紊乱、营养不均衡，最终使农作物枯萎甚至死亡，导致农作物产量减少和质量降低等。Hg2+通过食物链进入人体后，会在体内富集，引起神经系统紊乱，甚至中毒死亡。因此对水中Hg2+含量进行检测很有必要，它可以为水质量评估和后续处理提供理论依据对于Hg2+的检测一直是人们十分关注的问题，目前常用的Hg2+分析测定方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法和原子荧光光谱法等。虽然这些方法比较灵敏、精确，但是它们操作要求高、需要大型设备。电化学法、电化学发光法(ECL)、比色法等，这些方法操作简单，成本低。其中电化学发光法因其低的背景干扰，高的灵敏度和宽的检测范围等优异特点引起人们广泛的关注。随着科技的进步，生物识别原件(如适配体、DNA和抗体)等逐渐进入人们的视线，并在检测领域占有一席之地。DNA中的碱基可以与特定的目标物进行结合，因此基于DNA构建的生物传感器具有更好地选择性。
技术实现思路
针对目前检测Hg2+的方法存在的一些问题，本专利技术提供了一种成本低、灵敏度高、选择性好的ECL生物传感器检测Hg2+。一种基于ECL检测Hg2+的电化学发光生物传感器制备方法，包括以下步骤：(1)Ru(dcbpy)32+-DNA1复合材料的制备：将三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶于磷酸盐缓冲溶液中，将1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸EDC和N,N-二甲基甲酰胺NHS混合溶液加入到上述溶液中搅拌，之后加入DNA1继续搅拌，再加入乙酸钠溶液和乙醇进行沉淀反应，离心、洗涤、干燥，得到Ru(dcbpy)32+-DNA1复合材料；(2)g-C3N4QDs-DNA2复合材料的制备：含有EDC和NHS的混合液加入到g-C3N4QDs溶液中，搅拌后加入DNA2溶液继续进行搅拌，得到g-C3N4QDs-DNA2复合材料；(3)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨进行抛光处理，直到呈镜面，用乙醇和二次水超声清洗；(4)配制含有Hg2+标准液、Ru(dcbpy)32+-DNA1、g-C3N4QDs-DNA2和磷酸盐缓冲溶液的混合液；(5)取步骤(4)所得的混合液修饰到经步骤(3)处理的电极上，室温下进行干燥；(6)在步骤(5)处理的电极上修饰Nafion进行材料固定，得到检测Hg2+的电化学发光生物传感器。步骤(1)中，三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌，EDC和NHS的混合溶液，DNA1，乙酸钠溶液和乙醇的用量比例为4mg：2mL：1.6mL：800μL：16mL；其中，EDC和NHS的质量比为4:1，DNA1的浓度为0.5-3μM，乙酸钠溶液的浓度为0.5-5M。步骤(1)中，第一次搅拌为室温下搅拌2h；第二次搅拌为25℃下搅拌6-12h，搅拌速度为100rpm；沉淀反应5-12h，温度-30-1℃。步骤(2)中，EDC和NHS的混合液、g-C3N4QDs的溶液、DNA2溶液的用量比例为400μL：1.6mL：1.6mL；其中，EDC和NHS的混合液中，EDC和NHS的浓度比为4mM:1mM；g-C3N4QDs的溶液的浓度为1-5mg·mL-1，DNA2溶液的浓度为0.5-3μM。步骤(2)中，第一次搅拌为室温下搅拌15min；第二次搅拌为室温下搅拌1h。步骤(3)中，玻碳电极的直径d＝3mm；所用的三氧化二铝粉末的粒径依次为0.3μm和0.05μm。步骤(4)混合液中，制备混合液时，三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌，DNA1，g-C3N4QDs的溶液、DNA2溶液的用量比例为4mg：1.6mL：1.6mL：1.6mL，磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.1M，pH为7，Hg2+的浓度为1×10-14～1×10-9mol/L；其中，DNA1的浓度为0.5-3μM，g-C3N4QDs的溶液的浓度为1-5mg·mL-1，DNA2溶液的浓度为0.5-3μM。步骤(5)中，修饰时，混合液的用量为4μL。步骤(6)中，Nafion的质量百分浓度为0.5％，用量为3μL。将本专利技术制备的电化学发光生物传感器用于检测待测液中Hg2+浓度的步骤：(1)将本专利技术制备的电极放置15min后，分别测定电极ECL信号强度，作Hg2+浓度对ECL信号强度的标准曲线，计算回归方程。(2)按上述比例将Ru(dcbpy)32+-DNA1和g-C3N4QDs-DNA2混合液于离心管中，再加入Hg2+待测液和磷酸盐缓冲液(0.1M，pH＝7)，震荡均匀后，放入25℃的恒温箱中反应70min后，分别取4μL修饰到已处理好的3mm玻碳电极上，室温干燥后修饰3μL0.5％Nafion。(3)根据待测液的ECL信号强度计算待测液中Hg2+浓度。所述Ru(dcbpy)32+-DNA1原液浓度为28.8μM所述的DNA1和DNA2富含T碱基，只可通过Hg2+配对结合。本ECL生物传感器的工作原理：Ru(dcbpy)32+-DNA1中含有发光体Ru(dcbpy)32+，可以产生ECL信号，但是较弱。g-C3N4QDs-DNA2中的共反应物g-C3N4QDs可以增强其ECL信号强度。当目标物Hg2+出现后，Ru(dcbpy)32+与g-C3N4QDs通过两条DNA链的互补配对，距离更近，ECL信号强度进一步增强。本专利技术具有以下优点：本专利技术所涉及的ECL生物传感器制备方法简单，简化了实验操作的复杂程度，实现了目标物简单、快速、灵敏的分析检测。该ECL生物传感器可实现水体中Hg2+的特异性检测，检测限低至3.3×10-15M。附图说明图1为该ECL生物传感器的检测示意图；图2为该ECL生物传感器检测Hg2+的标准曲线。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例对本专利技术做进一步说明。配置磷酸盐缓冲溶液(浓度为0.1mM)，磷酸盐缓冲溶液是由磷酸氢二钠与磷酸二氢钠组成，分别称取3.5814g的磷酸氢二钠与1.5601g的磷酸二氢钠，各配成100mL溶液，然后取一部分磷酸氢二钠与一部分磷酸二氢钠混合，将其混合溶液的pH值调至所需值。实施例1本专利技术的具体制备方法如下：(1)Ru(dcbpy)32+-DNA1复合材料的制备：将4mg三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶于8mL缓冲溶液(pH＝7)中，2mL含有160mgEDC和40mgNHS混合溶液加入到上述溶液中室温搅拌2h，之后加入1.6mL0.5-3μMDNA1继续搅拌6-12h，此次搅拌环境25℃，100rpm，再加入800μL0.5-5M乙酸钠溶液和16mL乙醇在-30-1℃进行沉淀反应5-12h，12000rpm条件下离心30min，得到的沉淀用70％乙醇洗涤两次，最后，在室温下晾干后溶于1mL缓冲溶液(pH＝7)放于4℃冰箱备用。(2)g-C3N4QDs-DNA2复合材料的制备：400μL混合液含有40mMEDC和10mMNHS加入到1.6mL1-5mgmL-1g-C3N4QDs溶液中，室温下搅拌15min后加入1.6mL0.5-3μMDNA2溶液，继续在室温下搅拌1h，得到g-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)Ru(dcbpy)3

【技术特征摘要】
1.一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)Ru(dcbpy)32+-DNA1复合材料的制备：将三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶于磷酸盐缓冲溶液中，将1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸EDC和N,N-二甲基甲酰胺NHS混合溶液加入到上述溶液中搅拌，之后加入DNA1继续搅拌，再加入乙酸钠溶液和乙醇进行沉淀反应，离心、洗涤、干燥，得到Ru(dcbpy)32+-DNA1复合材料；(2)g-C3N4QDs-DNA2复合材料的制备：含有EDC和NHS的混合液加入到g-C3N4QDs溶液中，搅拌后加入DNA2溶液继续进行搅拌，得到g-C3N4QDs-DNA2复合材料；(3)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨进行抛光处理，直到呈镜面，用乙醇和二次水超声清洗；(4)配制含有汞离子标准液、Ru(dcbpy)32+-DNA1、g-C3N4QDs-DNA2和磷酸盐缓冲溶液的混合液；(5)取步骤(4)所得的混合液修饰到经步骤(3)处理的电极上，室温下进行干燥；(6)在步骤(5)处理的电极上修饰Nafion进行材料固定。2.根据权利要求1所述的一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌，EDC和NHS的混合溶液，DNA1，乙酸钠溶液和乙醇的用量比例为4mg：2mL：1.6mL：800μL：16mL；其中，EDC和NHS的质量比为4:1，DNA1的浓度为0.5-3μM，乙酸钠溶液的浓度为0.5-5M。3.根据权利要求1所述的一种检测汞离子的电化学发光生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，第一次搅拌为室温下搅拌2h；第二次搅拌为25℃下搅拌6-12h，搅拌速度为100rpm；沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：由天艳，张家一，李丽波，罗莉君，刘晓红，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32