一种用于检测铅的电化学传感器及其制备方法和应用，该电化学传感器包括玻碳电极、信号放大装置、响应探针和目标探针，玻碳电极的检测端表面修饰有有序介孔碳，并沉积有纳米金颗粒，巯基修饰的捕获探针吸附在纳米金颗粒上；信号放大装置包括沉积有纳米金颗粒的有序介孔碳，沉积有纳米金颗粒的有序介孔碳上吸附有亚甲基蓝，响应探针通过巯基吸附在信号放大装置的纳米金颗粒上；响应探针的核苷酸序列为脱氧核糖核酸与核苷酸腺苷嵌合体的核苷酸序列。其制备方法包括修饰玻碳电极、制备信号放大装置和配制响应探针和目标探针溶液。本发明专利技术电化学传感器应用于检测水体中的铅离子，具有简化操作、快速响应、高灵敏度、高检测精度及较强抗干扰性等优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学传感器
，尤其涉及一种用于检测铅的电化学传感器及 其制备方法和应用。
技术介绍
目前，测定环境中的污染物的方法主要有色谱法、紫外分光法、同步荧光光谱法、 分光光度法、导数光度法、流动注射分析法等。这些方法都存在前处理复杂、耗时长、样品基 体效应大、分析周期长等缺陷，对仪器和工作人员的操作水平均具有较高的要求，很难在中 小型企业中推广应用。例如：采用分光光度法检测污染物时，由于对底物浊度的要求和光干 扰物质的影响，限制了其精确性和使用范围；而采用液相和气相色谱法检测，检测前需要对 样品进行分离，分离过程通常需要预处理，操作步骤比较繁琐和耗时，检测仪器相对昂贵， 且不便携带，不能进行实时检测。 电化学生物传感器是基于生物有机成分（如酶、抗体、核酸、细胞、微生物等），对 待检物质进行专一的识别，产生的信号经过信号传导器转变为电信号、光信号，进而定量检 测出待测物质的一项新技术。运用电化学生物传感器来检测环境中的重金属、病原微生物、 有害有机物具有特异性强、检测灵敏度高、检测效率高、成本低廉的特点，因此成为了环境 保护工作中的一个研究热点。 目前，科研人员通过利用各种新型材料修饰电化学传感器以提高电化学生物传感 器的稳定性、重复性以及结构的可靠性。制作电化学DNA传感器的关键是如何高效地在金 上固定DNA探针，并保持其的活性是传感器能够检测的前提。通常DNA探针在金表面固定的 方法有通过修饰DNA探针与不修饰DNA探针直接固定两种方法。这些方法均存在固定不牢 固、固定中使用各种亲和物质影响DNA的活性、以及容易使用到对环境有害的物质等缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制作简单、稳定性好、 灵敏度和检测精度高，抗环境中其他常见的重金属离子干扰的能力强的电化学传感器，还 相应提供一种电化学生物传感器的制备方法，以便通过一种工艺简单、制作迅速的制备方 法使固定的DNA探针具有更好的稳定性和高活性的保持；在此基础上，还提供一种前述电 化学传感器的应用，能够以简化操作、快速响应、高检测精度及较强抗干扰性强等特点实现 对水体中铅的高效检测。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供了一种用于检测铅的电化 学传感器，包括一在三电极系统中用作工作电极的玻碳电极、信号放大装置、响应探针和目 标探针；所述玻碳电极的检测端表面修饰有有序介孔碳，所述有序介孔碳上沉积有纳米金 颗粒，巯基修饰的捕获探针吸附在所述纳米金颗粒上；所述信号放大装置包括沉积有纳米 金颗粒的有序介孔碳，所述沉积有纳米金颗粒的有序介孔碳上吸附有亚甲基蓝，所述响应 探针通过巯基吸附在所述信号放大装置的纳米金颗粒上；所述响应探针的核苷酸序列为脱 氧核糖核酸与核苷酸腺苷嵌合体的核苷酸序列。 前述的电化学传感器中，所述响应探针与所述巯基修饰的捕获探针通过互补配对 形成双链结构，所述目标探针与所述响应探针通过互补配对形成双链结构。当目标探针能 与响应探针通过互补配对反应产生双链后，与水体中铅离子接触时，目标探针与铅离子反 应使得双链断链，响应探针部分核苷酸序列在脱氧核糖核酸与核苷酸腺苷嵌合处断链，部 分响应探针通过巯基修饰在信号放大装置上，将修饰了部分响应探针的信号放大装置滴加 到玻碳电极上并与捕获探针通过互补配对反应产生双链，从而产生可供检测的电化学信 号。 前述的电化学传感器中，进一步的，所述巯基修饰的捕获探针为可与所述响应探 针中的脱盐核糖核酸通过互补配对连接的探针；所述目标探针为可与所述响应探针互补配 对连接的探针。 前述的电化学传感器中，进一步的，所述响应探针的核苷酸序列为SEQ ID NO. 1所 述的核苷酸序列；所述目标探针的核苷酸序列为SEQ ID NO. 2所述的核苷酸序列；所述巯 基修饰的捕获探针的核苷酸序列为SEQ ID NO. 3所述的核苷酸序列。 作为本专利技术的同一技术构思，本专利技术还提供了上述的用于检测铅的电化学传感器 的制备方法，包括以下步骤： S1、将有序介孔碳进行羧化处理，然后滴加到玻碳电极的检测端表面得到有序介 孔碳修饰的玻碳电极； S2、将纳米金粒子电沉积在所述有序介孔碳修饰的玻碳电极的检测端表面得到纳 米金/有序介孔碳修饰的玻碳电极； S3、将所述纳米金/有序介孔碳修饰的玻碳电极插入巯基修饰的捕获探针中，使 所述巯基修饰的捕获探针通过静电吸附在纳米金上；然后插入巯基乙醇溶液中，使巯基乙 醇封闭未被吸附的纳米金； S4、制备负载纳米金颗粒的有序介孔碳，将所述负载有纳米金颗粒的有序介孔碳 与亚甲基蓝混合得到信号放大装置； S5、配制响应探针溶液和目标探针溶液，完成电化学传感器的制备。 前述的制备方法中，进一步的，所述步骤S4中所述负载纳米金颗粒的有序介孔碳 的制备方法为：向有序介孔碳中加入氯金酸溶液，然后逐滴加入抗坏血酸溶液得到负载纳 米金颗粒的有序介孔碳；所述有序介孔碳与所述氯金酸溶液中的氯金酸、所述抗坏血酸溶 液中的抗坏血酸的质量比为1 : 0.02~0.05 : 0.44。 前述的制备方法中，进一步的，所述负载纳米金颗粒的有序介孔碳与亚甲基蓝溶 液的质量比为3 : 0.1~0.5。进一步优选的，所述负载纳米金颗粒的有序介孔碳与亚甲基 蓝溶液的质量比为3 : 0.25。 前述的制备方法中，进一步的，所述亚甲基蓝的浓度为4. 5mg/L~5. 5mg/L。 前述的制备方法中，进一步的，所述步骤SI具体为： Sl-I :将有序介孔碳浸入过氧化氢与浓硫酸的混合溶液中超声3小时以上，然后 洗涤至中性、过滤、真空干燥得到羧化有序介孔碳，所述过氧化氢与浓硫酸的混合溶液中过 氧化氢和浓硫酸的体积比为1 : 2~4 ; S1-2:所述羧化有序介孔碳超声分散到N，N-二甲基甲酰胺溶液中制成浓度为 0· 5mg/mL ~1.0 mg/mL 的悬浮液。 前述的制备方法中，进一步的，所述有序介孔碳的制备方法包括以下步骤：将嵌段 共聚物P123置于盐酸中溶解，然后逐滴加入正硅酸乙酯，在30°C~35°C水浴中搅拌，得到 混合溶液；将所述混合溶液在140 °C~150 °C温度下水浴加热，然后抽滤、洗涤至中性、风 干、焙烧得到硅基分子筛SBA-15 ;将所述硅基分子筛SBA-15与水、蔗糖、浓硫酸混合得到混 合物，将所述混合物置于100 °C~160°C温度下干燥直至混合物变为黑色，然后将黑色的混 合物置于惰性气体保护下进行热解得到热解产物，用NaOH溶液去除所述热解产物中的二 氧化硅分子筛模板，过滤、洗涤、干燥得到有序介孔碳。 作为本专利技术的同一技术构思，本专利技术还提供了一种前述的电化学传感器或前述制 备方法制得的电化学传感器在检测铅中的应用，包括以下步骤： (1)将目标探针与信号放大装置上的响应探针反应，使所述目标探针与所述响应 探针形成双链； (2)将信号放大装置与待测溶液反应使得双链断裂，同时，所述响应探针的部分核 苷酸链断裂得到修饰有部分响应探针的信号放大装置； (3)将所述修饰有部分响应探针的信号放大装置滴加在玻碳电极的检测端表面， 使信号放大装置上当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测铅的电化学传感器，其特征在于，包括一在三电极系统中用作工作电极的玻碳电极、信号放大装置、响应探针和目标探针；所述玻碳电极的检测端表面修饰有有序介孔碳，所述有序介孔碳上沉积有纳米金颗粒，巯基修饰的捕获探针吸附在所述纳米金颗粒上；所述信号放大装置包括沉积有纳米金颗粒的有序介孔碳，所述沉积有纳米金颗粒的有序介孔碳上吸附有亚甲基蓝，所述响应探针通过巯基吸附在所述信号放大装置的纳米金颗粒上；所述响应探针的核苷酸序列为脱氧核糖核酸与核苷酸腺苷嵌合体的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾光明，竺园，章毅，汤琳，程敏，袁玉洁，张立华，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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