本发明专利技术涉及一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学分析方法，通过采用点击化学将石墨烯化学键合修饰到TiO2NTs上，大幅度提高了基底电极的光电化学性能，同时将石墨烯修饰TiO2NTs电极与MC-LR核酸适配体共同构筑成MC-LR光电化学适配体传感器，然后用光电化学分析方法确定MC-LR的标准工作曲线，从而可通过检测待检测样品的光电流密度并结合标准工作曲线即可检测出待检测样品中的MC-LR浓度。与现有技术相比，本发明专利技术具有检测灵敏度高、检测方法简单、选择性高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光电化学分析和环境检测
，尤其是涉及一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学分析方法。
技术介绍
在过去几十年中，随着地表水的富营养化和全球气候的改变，每年都会导致蓝藻水华的大量爆发。微囊藻毒素(Microcystins，MCs)就是由水体中蓝绿藻如微囊藻属、鱼腥藻属、颤藻属等产生的具有生物活性的单环七肽化合物。微囊藻毒素化学结构稳定，且容易在生物体内积累富集。在已经发现和确认结构的90多种微囊藻毒素中，微囊藻毒素-LR(MC-LR)最为普遍，毒性最强。MC-LR的分子式为C49H74N10O12，分子量为995.2。MC-LR表现出很强的肝毒性，通过肝脏中有机阴离子转运蛋白进入肝脏，抑制蛋白磷酸酶1和2A的活性从而对肝脏造成损伤，最后可能导致人和动物的死亡。MC-LR还是一种肿瘤促进剂，人和动物通过饮水、透析和食物链等方式长期摄入，增加了罹患肿瘤的几率。世界卫生组织(WHO)规定饮用水中MC-LR最大含量为1μg/L。因此，实现MC-LR的快速、高选择性和高灵敏检测具有重要的现实意义和环境意义。MC-LR的常用检测方法有高效液相色谱法(HPLC)、液质联用(LC-MS)、毛细管电泳、蛋白磷酸酶抑制法(PPIA)等，上述方法虽然具有较高的灵敏度，但所用仪器昂贵、样品前处理复杂、分析耗时、对分析人员要求较高等缺点。光电化学分析方法是光化学和电化学技术的结合，具有电化学仪器价格低廉、信号响应迅速、灵敏度高、易于在线检测等优点，同时可采用不同的激发光和不同的检测方法，排除更多背景干扰，具有更高的灵敏度。但是，光电化学分析过程中产生的强氧化能力的·OH，能对不同分子进行无差异性氧化，从而导致选择性检测效果并不理想。中国专利201310120054.7公开了一种检测生物体内微囊藻毒素MC-LR的方法，包括微囊藻毒素MC-LR的提取、微囊藻毒素MC-LR的富集、分离与纯化、UPLC-MS定性分析和外标法定量分析步骤。该专利的对MC-LR的检测方法虽然灵敏度较高，但是样品前处理较为复杂，同时因为色谱分析时的·OH的无差别氧化而导致检测的精准度不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学分析方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学分析方法，包括以下步骤：(1)配制含炔基修饰石墨烯、CuSO4·5H2O和抗坏血酸的THF溶液A，超声分散后将叠氮功能化TiO2NTs置于THF溶液A中，氮气保护下反应，所得产物洗涤干燥后，即得石墨烯修饰TiO2NTs电极；(2)配制MC-LR核酸适配体水溶液，直接滴凃在步骤(1)制得的石墨烯修饰TiO2NTs电极上，室温下静置，即制得MC-LR光电化学适配体传感器；(3)配制不同浓度的MC-LR标准溶液，添加到以MC-LR光电化学适配体传感器为工作电极的三电极体系中，室温作用，施加偏压，在可见光激发下采用I-t曲线法进行光电流测定，通过光电流密度的变化量与各MC-LR标准溶液浓度的对数关系绘制标准工作曲线，然后将含MC-LR的待检测样品添加到三电极体系中，测定光电流密度，结合标准工作曲线即可得待检测样品的MC-LR浓度。步骤(1)中所述的炔基修饰石墨烯通过以下步骤制备而成：配制氧化石墨烯水溶液，超声分散后，加入N2H4·H2O对氧化石墨烯进行还原，再加入NH3·H2O调节pH至11，得到混合液A，搅拌反应，再加入4-乙炔基苯胺和亚硝酸异戊酯，得到混合液B，继续搅拌反应，冷却至室温，分离洗涤干燥后，得到炔基修饰石墨烯；炔基修饰石墨烯的制备过程中：所述的氧化石墨烯通过Hummers法制备得到，氧化石墨烯水溶液的浓度为1～4g/L，N2H4·H2O的浓度为0.5～3v/v％，混合液B中4-乙炔基苯胺与亚硝酸异戊酯的浓度分别为0.1～2wt％和0.2～4v/v％；超声分散的时间为0.5～3h。混合液A的搅拌反应时间为0.5～2h，反应温度为70～95℃；混合液B搅拌反应的时间为10～20h，反应温度为60～90℃；洗涤为将分离产物用去离子水和稀HCl洗涤直至滤液清澈，干燥温度为40～60℃，干燥时间为10～20h。步骤(1)中所述的叠氮功能化TiO2NTs通过以下步骤制备而成：以钛板为阳极、铂片为阴极于NH4F和H2O的乙二醇混合液中恒电位阳极氧化，然后置于管式炉中煅烧，得到直立有序的TiO2NTs，然后将直立有序的TiO2NTs置于APTES乙醇溶液中浸泡，水洗晾干后，得到表面氨基修饰TiO2NTs，再将表面氨基修饰TiO2NTs置于含4-叠氮基苯甲酸和EDC·HCl的THF溶液B中，氮气保护下反应，反应产物洗涤晾干后，即得到叠氮基功能化TiO2NTs。叠氮功能化TiO2NTs的制备过程中：钛板阳极氧化的温度为15～30℃，氧化时间为2～4h，电位为20～50V，乙二醇混合液中NH4F的浓度为0.1～0.4wt％，H2O的浓度为1～3wt％，管式炉中的煅烧温度为400～500℃，煅烧时间为2～4h；APTES乙醇溶液的浓度为0.5～2v/v％，TiO2NTs的浸泡时间为6～15h；THF溶液B中4-叠氮基苯甲酸的浓度为6～10g/L，EDC·HCl的浓度为15～30g/L，表面氨基修饰TiO2NTs的反应温度为室温，反应时间为20～30h。步骤(1)中THF溶液A中炔基修饰石墨烯的浓度为0.5～2g/L，CuSO4·5H2O为3～8g/L，抗坏血酸的浓度为10～15g/L；超声分散的时间为10～30min，反应温度为室温，反应时间为20～30h。步骤(2)中MC-LR核酸适配体的碱基序列如SEQIDNO.1所示。步骤(2)中MC-LR核酸适配体的水溶液的浓度为5～15μmol/L，石墨烯修饰TiO2NTs电极的面积为5～10mm×5～10mm，滴凃在石墨烯修饰TiO2NTs电极上的MC-LR核酸适配体水溶液为10～50μL，静置时间为10～30min。步骤(3)中所述的三电极体系以MC-LR光电化学适配体传感器为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极，0.1～0.2MpH为7.4的PBS缓冲溶液为支持电解质；步骤(3)中室温作用的时间为30～60min，偏压为0.3～0.6V。采用上述分析方法，分别检测MC-LR标准溶液和干扰物质体系，发现干扰物质对MC-LR的检测干扰小于10％，工作电极的选择性极好，其中，干扰物质体系为将MC-LR与干扰物质混合；干扰物质体系中：MC-LR的浓度与MC-LR标准溶液相同，干扰物质的摩尔浓度为MC-LR的100倍；干扰物质为杀虫单、阿特拉津、草甘膦、氧乐果、百草枯、敌百虫或啶虫眯。本专利技术采用点击化学将石墨烯化学键合修饰到TiO2NTs上，大幅度提高了基底电极的光电化学性能，同时为MC-LR核酸适配体提供了作用位点，有力地提高了检测效果。直立有序的TiO2NTs具有高化学稳定性、低成本、高活性、无腐蚀性、无毒、较高的光电转换效率等优点，但其仅能被波长较短的紫外光激发，且光激发产生的光生电子和空穴易复合使光电转换效率降低本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水体中微囊藻毒素MC‑LR的选择性光电化学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配制含炔基修饰石墨烯、CuSO4·5H2O和抗坏血酸的THF溶液A，超声分散后将叠氮功能化TiO2NTs置于THF溶液A中，氮气保护下反应，所得产物洗涤干燥后，即得石墨烯修饰TiO2NTs电极；(2)配制MC‑LR核酸适配体水溶液，直接滴凃在步骤(1)制得的石墨烯修饰TiO2NTs电极上，室温下静置，即制得MC‑LR光电化学适配体传感器；(3)配制不同浓度的MC‑LR标准溶液，添加到以MC‑LR光电化学适配体传感器为工作电极的三电极体系中，室温作用，施加偏压，在可见光激发下采用I‑t曲线法进行光电流测定，通过光电流密度的变化量与各MC‑LR标准溶液浓度的对数关系绘制标准工作曲线，然后将含MC‑LR的待检测样品添加到三电极体系中，测定光电流密度，结合标准工作曲线即可得待检测样品的MC‑LR浓度。
【技术特征摘要】
1.一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配制含炔基修饰石墨烯、CuSO4·5H2O和抗坏血酸的THF溶液A，超声分散后将叠氮功能化TiO2NTs置于THF溶液A中，氮气保护下反应，所得产物洗涤干燥后，即得石墨烯修饰TiO2NTs电极；(2)配制MC-LR核酸适配体水溶液，直接滴凃在步骤(1)制得的石墨烯修饰TiO2NTs电极上，室温下静置，即制得MC-LR光电化学适配体传感器；(3)配制不同浓度的MC-LR标准溶液，添加到以MC-LR光电化学适配体传感器为工作电极的三电极体系中，室温作用，施加偏压，在可见光激发下采用I-t曲线法进行光电流测定，通过光电流密度的变化量与各MC-LR标准溶液浓度的对数关系绘制标准工作曲线，然后将含MC-LR的待检测样品添加到三电极体系中，测定光电流密度，结合标准工作曲线即可得待检测样品的MC-LR浓度。2.根据权利要求1所述的一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学分析方法，其特征在于，步骤(1)中所述的炔基修饰石墨烯通过以下步骤制备而成：配制氧化石墨烯水溶液，超声分散后，加入N2H4·H2O，再加入NH3·H2O调节pH至11，得到混合液A，搅拌反应，再加入4-乙炔基苯胺和亚硝酸异戊酯，得到混合液B，继续搅拌反应，冷却至室温，分离洗涤干燥后，得到炔基修饰石墨烯。3.根据权利要求2所述的一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学分析方法，其特征在于，炔基修饰石墨烯的制备过程中：所述的氧化石墨烯通过Hummers法制备得到，氧化石墨烯水溶液的浓度为1～4g/L，N2H4·H2O的浓度为0.5～3v/v％，混合液B中4-乙炔基苯胺与亚硝酸异戊酯的浓度分别为0.1～2wt％和0.2～4v/v％；超声分散的时间为0.5～3h；混合液A的搅拌反应时间为0.5～2h，反应温度为70～95℃；混合液B搅拌反应的时间为10～20h，反应温度为60～90℃；洗涤为将分离产物用去离子水和稀HCl洗涤直至滤液清澈，干燥温度为40～60℃，干燥时间为10～20h。4.根据权利要求1所述的一种水体中微囊藻毒素MC-LR的选择性光电化学
\t分析方法，其特征在于，步骤(1)中所述的叠氮功能化TiO2NTs通过以下步骤制备而成：以钛板为阳极、铂片为阴极于NH4F和H2O的乙二醇混合液中恒电位阳极氧化，然后置于管式炉中煅烧，得...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘梅川，于静，赵国华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。