一种玉米赤霉烯酮的免标记型光电化学传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开一种玉米赤霉烯酮的免标记型光电化学传感器的制备方法，该传感界面的构筑方法是利用纳米铜钴铁材料、聚赖氨酸以及纳米金红石型TiO2介观晶体作为构筑基元，并进而固定化玉米赤霉烯酮抗体(Ab)；由于纳米铜钴铁的表面等离子效应及聚赖氨酸优良导电性，该传感界面能加快纳米金红石型TiO2介观晶体的光生电子转移速度并提高其光电流信号，同时聚赖氨酸含有丰富的氨基，有利于抗体的负载；当玉米赤霉烯酮与固定化的玉米赤霉烯酮抗体发生免疫反应，由于空间位阻效应，该传感界面的光电信号明显减弱。基于该现象，建立起的免标记型光电传感方法可实现对玉米赤霉烯酮浓度在1×10

Preparation of a non labelled photochemical sensor for Zea zearalenone

Preparation method of label free optical chemical sensor of the invention discloses a zearalenone, construction method of the sensing interface is the use of nano copper cobalt iron materials, poly lysine and nano rutile TiO2 mesocrystals used as building blocks, and then the immobilized antibody of zearalenone (Ab); due to the surface plasmon effect of nano copper cobalt iron and polylysine excellent conductivity, the sensing interface can accelerate the nanometer rutile TiO2 crystal mesoscopic photoinduced electron transfer rate and increase the photocurrent signal at the same time, poly lysine rich amino groups, have to load the antibody; when Fusarium graminearum ketene antibody of zearalenone and immobilization of the immune response, due to the steric effect of photoelectric signal of the sensing interface significantly weakened. Based on this phenomenon, a non labeled photoelectric sensing method can be used to realize the concentration of zearalenone in 1 x 10.

【技术实现步骤摘要】
一种玉米赤霉烯酮的免标记型光电化学传感器的制备方法
本专利技术属于新型功能材料与生物传感检测
，具体涉及一种免标记的光电化学传感器用于玉米赤霉烯酮检测。
技术介绍
玉米赤霉烯酮(Zearalenone)，又称F-2毒素，是玉米赤霉菌的代谢产物。其广泛分布于受污染的谷物及农副产品、奶制品中，尤其是玉米及其加工制品中。玉米赤霉烯酮具有生殖发育毒性、免疫毒性及强烈的致畸毒性等，也可对内分泌造成影响，并且可能诱发肿瘤。目前，检测玉米赤霉烯酮的生物测定方法主要有酶联免疫吸附试验、电化学和荧光光谱等。然而，这些方法的灵敏度的进一步增强以及探索一个低背景信号，重现性好，宽的响应范围的传感平台仍然是玉米赤霉烯酮测定的迫切要求。光电化学（PEC）检测，是基于光电化学过程和化学/生物识别过程建立起来的一种新的分析方法。该方法以光作为激发信号，以光电流作为检测信号，具有灵敏度高、响应快速、设备简单和易微型化等优点，为临床诊断、环境监测与食品安全等领域提供了一种强有力手段。光电化学分析使用光作为激发信号，检测的是电信号，通过采用不同形式的能量作为激发信号和检测信号，使激发和检测信号互不干扰，因而背景信号较低，可获得较高的灵敏度。光电材料的类型、性能与光电化学过程的实现有着直接且紧密的关系，光电材料本身的光电化学性质、制备方法、复合效果、形貌控制、电荷传导速率等对于光电化学过程的顺利实现有重要影响。TiO2纳米材料因其独特的光催化活性、无毒性，优异的化学和物理稳定性，使其成为光催化和光电化学传感器的理想材料。二氧化钛的性能一般受晶型、晶粒大小、晶面、结晶度、比表面积、微结构等的影响。TiO2介观晶体是晶体亚单元有序排列构成的，相比于传统的TiO2单晶，TiO2介观晶体具有更加优良的太阳能转换和催化性能，能显著提高PEC性能。然而，TiO2禁带宽度较大，只能被紫外光激发，因此在可见光区光电转换效率较低。在本实验中，Cu-Co-Fe作为金属氧化物催化剂，可促进电子的传递，降低电子-空穴对的复合，提高光电流，而聚赖氨酸作为聚合物，比表面积大,可作为优良的固定基质,增强抗体的吸附量,提高免疫传感器的灵敏度。本专利技术通过一个简单的一步法合成金红石型介观晶体（RTM）并引入一个典型的敏化剂聚赖氨酸来进一步提高RTM的光电转换效率。抗原与抗体特异性结合，形成空间位阻效应，将明显的降低光电流信号。光电流信号与玉米赤霉烯酮浓度在一定范围内呈线性，实现玉米赤霉烯酮的高灵敏检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对玉米赤霉烯酮的一种基于聚赖氨酸和纳米铜钴铁共敏化的TiO2介观晶体的免标记型光电化学传感器的制备方法。为实现专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：(1)GCE的预处理：GCE首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；（2）PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml金红石型TiO2介观晶体（RTM）悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，冷却至室温,滴加4μL浓度为3mg/mLRTM悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，冷却至室温,然后将4μL浓度为1mg/mLCu-Co-Fe溶液滴涂到修饰过的电极表面，在红外灯下烘干冷却至室温，即得到Cu-Co-Fe/RTM修饰电极；再将3mg/mL的聚赖氨酸溶液滴涂到修饰好的电极表面，烘干冷却，即得到PL/Cu-Co-Fe/RTM修饰电极；将修饰电极于浓度为1mg/mL的Ab溶液中于37°C下孵育50min，随后使用pH6.5的磷酸缓冲溶液去除多余的Ab，再将电极浸入浓度为1.0wt.%的BSA1h，封闭电极表面上非特异性活性位点，冲去表面残余液后，即得到PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab修饰电极；将电极浸入5μL不同浓度的ZEN标准溶液中于37°C下孵育25min；用pH6.5的磷酸缓冲溶液冲洗电极表面并在室温条件下自然晾干，得到PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极；（3）玉米赤霉烯酮的检测：采用三电极体系进行测定，以PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极，利用光电化学工作站进行检测，设置电压为0.1V，每隔10s进行开关灯，氙灯发射的单色光激发光源使用前由单色仪过滤；在pH6.5的PBS缓冲溶液中，通过光电化学工作站进行检测1×10-6ng/mL–10ng/mL一系列不同浓度的玉米赤霉烯酮标准溶液，通过记录开关灯前后产生的不同电流信号，绘制工作曲线；待测样品溶液代替玉米赤霉烯酮标准溶液进行检测，检测的结果可通过工作曲线查得。上述金红石型TiO2介观晶体（RTM）材料的制备：0.5g十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶解在25mL2.2mol/mLHNO3溶液中，搅拌15分钟。然后加入0.5mL异丙醇钛（IV），在80°C下搅拌48h。随后，所得产物经离心、用超纯水、乙醇洗涤4-5次后，在60°C下干燥过夜。上述产物在400°C空气中煅烧1h以去除残留的有机物，制得金红石型TiO2介观晶体。上述铜钴铁材料（Cu-Co-Fe）的制备：将玻碳电极（GCE，φ=5mm）依次用6μm、1μm、0.05μm的氧化铝粉末在麂皮上抛光，用二次水冲洗，再在二次蒸馏水中超声5min；将处理过的电极浸泡在含有0.25mol/L硝酸钾、1.25×10-4mol/L硫酸铜、1.25×10-4mol/L铁氰化钾的混合溶液中，以铂电极作对电极，Ag/AgCl为参比电极，电位窗口为0.0V到+1.0V，在50mV/s扫速下循环扫描30圈，将电极取出用二次水冲洗，再将沉淀物从电极表面的剥离下来，捣碎，真空干燥，制得铜钴铁材料；称取一定量的铜钴铁固体，将100mg铜钴铁固体分散于10mL水溶液中，即配置成浓度为10mg/mL的Cu-Co-Fe溶液；再在超声仪中超声，获得悬浮液，用移液枪吸取10μL的10mg/mLCu-Co-Fe悬浮液，再用90μL二次水稀释，即可得到1mg/mL的Cu-Co-Fe溶液。本专利技术所述的一种基于TiO2介观晶体的玉米赤霉烯酮光电化学传感器，包括工作电极、铂丝电极为对电极和Ag/AgCl为参比电极，其特征在于，所述的工作电极采用PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极，其由下述步骤的方法制备而成的，，1）玻碳电极的抛光：玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；2）PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml金红石型TiO2介观晶体（RTM）悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，然后将4μL浓度为1mg/mLCu-Co-Fe溶液滴涂到修饰过的电极表面，在红外灯下烘干冷却至室温，即得到Cu-Co-Fe/RTM修饰电极；再将4μL3mg/mL的聚赖氨酸溶液滴涂到修饰好的电极表面，烘干冷却，即得到PL/Cu-Co-Fe/RTM修饰电极；将修饰电极于浓度为1mg/mL的Ab溶液中于37°C下孵育50min，随后使用pH6.5的磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玉米赤霉烯酮的免标记型光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1） 玻碳电极（GCE）的预处理：GCE首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；（2） PL/Cu‑Co‑Fe/RTM/Ab修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml 的金红石型TiO2介观晶体（RTM）悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，冷却至室温，然后将4μL 的1mg/ml Cu‑Co‑Fe溶液滴涂到修饰过的电极表面，在红外灯下烘干冷却至室温；再在该修饰电极表面滴涂3μL浓度为3mg/ml的聚赖氨酸溶液,即得到PL/Cu‑Co‑Fe/RTM 修饰电极；最终，将所获得的修饰电极浸泡于1 mg/mL 的玉米赤霉烯酮抗体溶液，在37°C下孵育50 min，随后使用pH 6.5的磷酸缓冲溶液去除多余的玉米赤霉烯酮抗体Ab，再将电极浸入浓度为1.0 wt.%的牛血清白蛋白（BSA）溶液1 h，封闭电极表面上非特异性活性位点，冲去表面残余液后，即得到PL/Cu‑Co‑Fe/RTM /Ab修饰电极；（3） PL/Cu‑Co‑Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极的制备：将PL/Cu‑Co‑Fe/RTM/Ab修饰电极浸入不同浓度的玉米赤霉烯酮（ZEN）标准溶液中于37°C下孵育25min；用pH 6.5的磷酸缓冲溶液冲洗电极表面并在室温条件下自然晾干，得到PL/Cu‑Co‑Fe/RTM / Ab/ZEN修饰电极；（4） 玉米赤霉烯酮的检测：采用三电极体系进行测定，以PL/Cu‑Co‑Fe/RTM /Ab/ZEN修饰电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极，利用光电化学工作站进行检测，设置电压为0.1V，每隔10s进行开关灯，氙灯发射的单色光激发光源使用前由单色仪过滤；在pH 6.5的 PBS缓冲溶液中，通过光电化学工作站进行检测1×10...

【技术特征摘要】
1.一种玉米赤霉烯酮的免标记型光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）玻碳电极（GCE）的预处理：GCE首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；（2）PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml的金红石型TiO2介观晶体（RTM）悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，冷却至室温，然后将4μL的1mg/mlCu-Co-Fe溶液滴涂到修饰过的电极表面，在红外灯下烘干冷却至室温；再在该修饰电极表面滴涂3μL浓度为3mg/ml的聚赖氨酸溶液,即得到PL/Cu-Co-Fe/RTM修饰电极；最终，将所获得的修饰电极浸泡于1mg/mL的玉米赤霉烯酮抗体溶液，在37°C下孵育50min，随后使用pH6.5的磷酸缓冲溶液去除多余的玉米赤霉烯酮抗体Ab，再将电极浸入浓度为1.0wt.%的牛血清白蛋白（BSA）溶液1h，封闭电极表面上非特异性活性位点，冲去表面残余液后，即得到PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab修饰电极；（3）PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极的制备：将PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab修饰电极浸入不同浓度的玉米赤霉烯酮（ZEN）标准溶液中于37°C下孵育25min；用pH6.5的磷酸缓冲溶液冲洗电极表面并在室温条件下自然晾干，得到PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极；（4）玉米赤霉烯酮的检测：采用三电极体系进行测定，以PL/Cu-Co-Fe/RTM/Ab/ZEN修饰电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极，利用光电化学工作站进行检测，设置电压为0.1V，每隔10s进行开关灯，氙灯发射的单色光激发光源使用前由单色仪过滤；在pH6.5的PBS缓冲溶液中，通过光电化学工作站进行检测1×10-6ng/mL–10ng/mL之间的一系列不同浓度的玉米赤霉烯酮标准溶液，通过记录开关灯前后产生的不同电流信号，绘制工作曲线；待测样品溶液代替玉米赤霉烯酮标准溶液进行检测，检测的结果可通过工作曲线查得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金红石型TiO2介观晶体（RTM）材料由下述方法制备的：0.5g十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶解在25mL2.2mol/mLHNO3溶液中，搅拌15分钟；然后加入0.5mL异丙醇钛（IV），在80°C下搅拌48h；随后，所得产物经离心、用超纯水、乙醇洗涤4-5次后，在60°C下干燥过夜；上述产物在400°C空气中煅烧1h以去除残留的有机物，制得金红石型TiO2介观晶体（RTM）。3.根据权利1要求所述的方法，其特征在于，所述的铜钴铁材料(Cu-Co-Fe)由下述方法制备的：将玻碳电极（GCE，φ=5mm）依次用6μm、1μm、0.05μm的氧化铝粉末在麂皮上抛光，用二次水冲洗，再在二次蒸馏水中超声5min...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宏，陈四红，高利红，林燕语，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35