一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，本发明专利技术利用石墨烯材料容易分散、比表面积大，对电活性物质及生物分子的高负载量，提供更均匀、更大的电活性位点分布等优点，与纳米金粒子的生物相容性好和加速电子传输速率等优点相结合，制备复合纳米材料修饰在玻碳电极表面，有效提高所制备电化学免疫传感器的灵敏度。同时利用壳聚糖实现莱克多巴胺抗体在电极上的有效固定。制备过程中，对免疫反应的条件等参数进行优化，该传感器在0.3‑1.0×10

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器
本专利技术涉及农产品安全检测
，特别是一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器。
技术介绍
我国畜牧、水产业年产值3.9万亿元（2013年），占农业总产值的43%，年产量、产值均居世界第一。畜牧业是我国国民经济支柱产业，是居民优质蛋白来源之一。但是，近年来养殖、加工和流通环节滥用兽药和违禁添加剂案件不断曝光。莱克多巴胺是一种人工合成的克仑巴安β肾上腺受体激动剂，能够显著提高动物胴体的瘦肉率，但在动物组织和多种脏器中残留，严重危害人体健康和生命安全。我国已于2011年将其列为禁用药物。为更好的检测畜禽产品中莱克多巴胺，研究建立快速、简便、高效的莱克多巴胺检测方法可以更好的保障畜禽产品的质量安全。常用的莱克多巴胺有酶联免疫法、免疫亲和柱层析法、色谱分析法等，上述方法虽准确、灵敏，但样品前处理及测定操作过程繁琐、成本高，且不适宜于现场的快速检查。电化学免疫传感器是将抗原、抗体免疫反应、酶的高效催化反应及电化学方法有机结合而发展起来的一种融合性技术。由于其具有高选择性、高灵敏度等特点，受到越来越多研究者的关注。纳米金材料具有体积小、比表面积大、生物相容性好和加速电子传输速率等特点，不仅能够增大生物分子的固定量，还可以影响修饰电极是的稳定性。石墨烯是一种具有理想的二维平面结构的碳纳米材料，其具有容易分散、比表面积大，对电活性物质及生物分子的高负载量，提供更均匀、更大的电活性位点分布，而且生产成本低，其优越的电子性能和化学性能使其成为制备生物传感器的理想材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够克服传统检测技术的不足，具有操作简单、成本低廉、检测灵敏度高等优点的莱克多巴胺生物传感器的制备及应用。一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，其特征在于，是在玻碳电极表面先后修饰上纳米金粒子和制备的石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物，然后在修饰好的电极上滴加莱克多巴胺抗原，得到检测莱克多巴胺的电化学免疫传感器。一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，其特征在于，制备方法如下：步骤1）石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物的制备；步骤2）玻碳电极的预处理；步骤3）将纳米金粒子电沉积到玻碳电极上；步骤4）将步骤1）制备得到的石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物的制备修饰到步骤3）电镀纳米金的玻碳电极上，得到修饰好的玻碳电极；步骤5）将莱克多巴胺抗原滴加到步骤3）所得的修饰好的玻碳电极上，干燥5小时；得到莱克多巴胺电化学传感器。作为优选，步骤1）所述石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物是以壳聚糖和普鲁士蓝复合膜作为分散剂，分散石墨烯，得到的分散均匀的悬浊液。作为优选，步骤2）玻碳电极的预处理：将玻碳电极分别在0.3和0.05µm的Al2O3粉悬浮液中分别抛光，在二次蒸馏水和乙醇的混合溶液中超声清洗10min，使其利用循环伏安法测定时Ep1-Ep2£85mV的要求。作为优选，步骤3）所述纳米金粒子的电沉积，是在1%HAuCl4溶液中，利用计时电流法，将Au3+还原成Au，沉积到电极表面；用二次蒸馏水冲洗10min，除去物理吸附的Au，得到纳米金沉积电极。作为优选，步骤4）所述在修饰好的电极上滴加将10µL壳聚糖-普鲁士蓝-石墨烯复合物溶液滴加到电极表面，干燥2h；再将10µL100ng/ml的莱克多巴胺抗原溶液滴加到修饰好的电极表面，干燥5小时；滴加10µL0.1%的牛血清白蛋白封闭电极表面的非特异性结合位点。得到莱克多巴胺电化学传感器。作为优选，步骤5）所述莱克多巴胺电化学传感器的两种试验条件莱克多巴胺固定抗原浓度、孵育时间进行了优化：莱克多巴胺的检测在固定抗原浓度为100ng/ml，孵育时间为40min。进一步所述，试验条件的优化：设置固定抗原浓度分别为10，20，50，100和1000ng/ml，利用电流响应值来确定最佳的固定抗原浓度，确定100ng/ml为最佳固定抗原浓度；选取10，20，30，40，50min作为孵育时间，利用电流响应值来确定最佳的孵育时间，确定40min为最佳孵育时间；莱克多巴胺的检测：在最优条件下：固定抗原浓度为100ng/ml，孵育时间40min，对不同浓度的莱克多巴胺进行电流检测，并分别建立了莱克多巴胺浓度与响应电流之间的线性关系，得不同浓度的莱克多巴胺的对数值与响应电流之间的线性回归方程为y=-0.9972x+36.807，相关系数为0.995。一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，其特征在于，具体检测步骤如下：1）猪肉样品的前处理：从当地超市购买猪肉，称取5g样品，置于50ml离心管里，加入15.0ml乙腈，于振荡器上剧烈震荡10min。以4200r/min的转速离心5min，取上清液于另一离心管中，加2.0g氯化钠和10.0ml正己烷，于震荡器上剧烈震荡10min，以4200r/min的转速离心10min，小心吸取中间乙腈层12.0ml于另一离心管中，氮吹至近干、用PBS缓冲液溶解；2）样品的检测：在最优条件下：固定抗原浓度为100ng/ml，孵育时间40min，对猪肉样品进行检测；3）根据建立的相应的线性关系，计算出相应样品的莱克多巴胺残留量。本专利技术所述检测步骤用于检测莱克多巴胺；采用本专利技术制备的基于纳米材料检测莱克多巴胺的传感器具有操作简单、成本低廉、检测灵敏度高等优点且反应时间短，样品和试剂消耗量少，稳定性高，可用于实际样品的现场检测，符合我国莱克多巴胺残留快速检测技术发展和国际化要求。一种基于纳米材料的莱克多巴胺电化学传感器及其检测方法，属于农产品安全检测
本专利技术利用石墨烯材料容易分散、比表面积大，对电活性物质及生物分子的高负载量，提供更均匀、更大的电活性位点分布等优点，与纳米金粒子的生物相容性好和加速电子传输速率等优点相结合，制备复合纳米材料修饰在玻碳电极表面，有效提高所制备电化学免疫传感器的灵敏度。同时利用壳聚糖实现莱克多巴胺抗体在电极上的有效固定。制备过程中，对免疫反应的条件等参数进行优化，选择最佳的检测条件：100ng/ml为固定抗原浓度、选取40min作为莱克多巴胺抗原抗体的孵育时间。制备出的莱克多巴胺免疫传感器，通过计算接触样品前后免疫传感器的阻抗值的变化，获得样品中莱克多巴胺的浓度信息。该传感器在0.3-1.0×103ng/mL浓度范围检测莱克多巴胺的线性关系良好，可用于实际样品中目标成分莱克多巴胺的检测。附图说明图1为PB-GR的SEM图；图2为CS-PB-GR的SEM图；图3裸电极（a）、纳米金粒子修饰（b）、纳米金粒子/壳聚糖-普鲁士蓝-石墨烯修饰（c）、固定抗原分子/纳米金粒子/壳聚糖-普鲁士蓝-石墨烯修饰电极（d）在50mV/s的扫描速率下和2.0mMK3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6](1:1)溶液中的循环伏安表征；图4固定抗原浓度对传感器电流响应的影响；图5孵化时间对传感器电流相应的影响；图6纳米金粒子/壳聚糖-普鲁士蓝-石墨烯传感器对莱克多巴胺标准溶液的电流响应值，莱克多巴胺浓度：0.3ng/ml；0.9ng/ml；2.7ng/ml；8.1ng/ml；100ng/ml；1000ng/ml；图7电流响应值与莱克多巴胺浓度的对数的线性关系；图8纳米金粒子/壳聚糖-普鲁士蓝-石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，其特征在于，是在玻碳电极表面先后修饰上纳米金粒子和制备的石墨烯‑普鲁士蓝‑壳聚糖复合物，然后在修饰好的电极上滴加莱克多巴胺抗原，得到检测莱克多巴胺的电化学免疫传感器；具体制备方法如下：步骤1）石墨烯‑普鲁士蓝‑壳聚糖复合物的制备；步骤2）玻碳电极的预处理；步骤3）将纳米金粒子电沉积到玻碳电极上；步骤4）将步骤1）制备得到的石墨烯‑普鲁士蓝‑壳聚糖复合物的制备修饰到步骤3）电镀纳米金的玻碳电极上，得到修饰好的玻碳电极；步骤5）将莱克多巴胺抗原滴加到步骤3）所得的修饰好的玻碳电极上，干燥5小时；得到莱克多巴胺电化学传感器。

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，其特征在于，是在玻碳电极表面先后修饰上纳米金粒子和制备的石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物，然后在修饰好的电极上滴加莱克多巴胺抗原，得到检测莱克多巴胺的电化学免疫传感器；具体制备方法如下：步骤1）石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物的制备；步骤2）玻碳电极的预处理；步骤3）将纳米金粒子电沉积到玻碳电极上；步骤4）将步骤1）制备得到的石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物的制备修饰到步骤3）电镀纳米金的玻碳电极上，得到修饰好的玻碳电极；步骤5）将莱克多巴胺抗原滴加到步骤3）所得的修饰好的玻碳电极上，干燥5小时；得到莱克多巴胺电化学传感器。2.根据权利要求1所述的一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，其特征在于，步骤1）所述石墨烯-普鲁士蓝-壳聚糖复合物是以壳聚糖和普鲁士蓝复合膜作为分散剂，分散石墨烯，得到的分散均匀的悬浊液；步骤2）玻碳电极的预处理：将玻碳电极分别在0.3和0.05µm的Al2O3粉悬浮液中分别抛光，在二次蒸馏水和乙醇的混合溶液中超声清洗10min，使其利用循环伏安法测定时Ep1-Ep2£85mV的要求；步骤3）所述纳米金粒子的电沉积，是在1%HAuCl4溶液中，利用计时电流法，将Au3+还原成Au，沉积到电极表面；用二次蒸馏水冲洗10min，除去物理吸附的Au，得到纳米金沉积电极；步骤4）所述在修饰好的电极上滴加将10µL壳聚糖-普鲁士蓝-石墨烯复合物溶液滴加到电极表面，干燥2h；再将10µL100ng/ml的莱克多巴胺抗原溶液滴加到修饰好的电极表面，干燥5小时；滴加10µL0.1%的牛血清白蛋白封闭电极表面的非特异性结合位点；得到莱克多巴胺电化学传感器；步骤5）所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董燕婕，赵善仓，刘宾，李增梅，肖奕昕，
申请(专利权)人：山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37