一种双通道输出检测汞离子的电化学传感器的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种双通道输出检测汞离子的电化学传感器的制备方法及其应用，特点是包括以下步骤：（1）将含Probe DNA和TCEP的PBS缓冲溶液滴在金电极表面使，然后用PBS缓冲液清洗电极，洗去未与金电极结合的Probe DNA得到固载有Probe DNA金电极；（2）将固载有Probe DNA金电极浸泡到100～200μL含Hg

Preparation and Application of a Two-Channel Output Electrochemical Sensor for Mercury Ion Detection

The invention discloses a preparation method and application of a two-channel output electrochemical sensor for detecting mercury ions, which comprises the following steps: (1) dropping PBS buffer solution containing probe DNA and TCEP onto the surface of gold electrode, cleaning the electrode with PBS buffer solution, and washing Robe DNA which is not bound to gold electrode to obtain probe DNA gold electrode; (2) immobilizing Probe DNA gold electrode; Immersion of DNA gold electrodes into 100-200 mL containing Hg

【技术实现步骤摘要】
一种双通道输出检测汞离子的电化学传感器的制备方法及其应用
本专利技术涉及重金属检测
，尤其是涉及一种快速扫描循环伏安法（FSCV）和电化学发光法（ECL）双通道输出检测汞离子的电化学传感器的制备方法及其应用。
技术介绍
汞及其化合物是一类具有显著生物毒性的水环境污染物，广泛地分布在各类水体中，对生态系统和人体健康有严重危害，严重的汞中毒可以破坏人体内脏及中枢神经系统机能，表现为呕吐、心脏机能衰退等。其中，二价汞离子(Hg2+)是最常见和最稳定的一种存在形式。目前，重金属汞离子的检测方法主要包括：电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法等光谱方法，离子色谱法、毛细管电泳法等色谱方法，这些方法准确度和灵敏度均比较高，但均需使用价格昂贵的大型仪器，操作繁琐，测试费用高；重金属快速测定仪法、比色法、试纸条法等现场快速检测方法，操作简便，成本低廉，但灵敏度不高、选择性差；阳极溶出伏安法等电化学方法，灵敏度尚可，但选择性欠佳。因此，灵敏度高、选择性好、结果可靠、简单快速的汞离子检测方法的开发，一直受到关注。近年来，为提高汞离子检测方法的选择性，Hg2+和胸腺嘧啶（T）之间的选择性错配结构被应用于开发Hg2+传感器，包括电化学传感器、比色传感器、荧光传感器和电化学发光传感器等。但是，由于制备步骤通常比较复杂、实际操作各有差异、方法学因素、环境因素、试剂用量等多种原因，上述传感器在使用单一信号检测Hg2+时，结果稳定性、可靠性有一定不足，可能存在假阳性和假阴性的问题。本专利技术提出的电化学传感器，制备与检测步骤简单快速，采用快速扫描循环伏安法（FSCV）提高检测灵敏度，采用T-Hg2+-T选择性错配结构解决选择性问题；并且实现伏安信号和电化学发光信号的双通道输出，输出的双通道信号相互比对印证，可以有效提高检测结果的稳定性、可靠性。目前，国内外还没有公开任何关于FSCV和ECL双通道输出检测Hg2+电化学传感器的制备方法及其应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高灵敏度、高选择性以及操作简单快速的FSCV和ECL双通道输出检测Hg2+电化学传感器的制备方法及其应用。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双通道输出检测汞离子的电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：（1）固载有ProbeDNA金电极的制备a.将直径为2mm的金电极依次用1µm、0.3µm、0.05µm的Al2O3抛光成镜面，然后依次用由浓硝酸和水按体积比1：1的比例混合而成的硝酸溶液、无水乙醇和水超声洗涤1～5min，水冲洗干净后，氮气吹干备用；b.取5～10µL含ProbeDNA和三（2-羧乙基）膦（TCEP）的PBS缓冲溶液，滴在金电极表面，在37℃恒温恒湿条件下静置20～40min，使ProbeDNA结合到电极表面；所述的含ProbeDNA和三（2-羧乙基）膦的PBS缓冲溶液中ProbeDNA的浓度为1～10µmol/L以及三（2-羧乙基）膦的浓度为1～10mmol/L，溶剂为pH=7～8的0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液；c.将步骤（b）所得的固载有ProbeDNA的电极用pH=7～8的0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液清洗，去除未与金电极结合的ProbeDNA；d.取5～10μL1～5mmol/L的3-巯基-1-丙醇（MCH）滴加到步骤（c）处理后的电极表面，在37℃恒温恒湿条件下静置30～60min，封闭电极表面的非特异性结合位点，即得固载有ProbeDNA金电极；（2）Hg2+电化学传感器的构建将（1）制备的固载有ProbeDNA金电极浸泡到100～200μL含Hg2+的溶液中，在37℃恒温恒湿条件下静置20～30min后，用pH=7～8的0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液清洗电极，即制备得到双通道输出检测汞离子的电化学传感器。所述的ProbeDNA的结构式为：3´-HS-(CH2)3-ATTGTTTGTCCCCTCTTTCTT-Fc-5´。上述双通道输出检测汞离子的电化学传感器用于汞离子检测的方法，包括以下步骤：（1）Hg2+的快速扫描循环伏安法（FSCV）检测以制得的双通道输出检测汞离子的电化学传感器为工作电极，铂电极为辅助电极，Ag/AgCl为参比电极，置入0.1～1mol/LNaClO4溶液，采用快速扫描循环伏安法，初始电位为−0.5～0V，终止电位为0.3～0.8V，电位扫描速度为100～600V/s；测定不同浓度Hg2+条件下Fc对应的氧化峰电流，建立Hg2+浓度与峰电流的定量关系，根据该定量关系测定未知样品中Hg2+的浓度；（2）Hg2+的电化学发光法（ECL）检测以制得的双通道输出检测汞离子的电化学传感器为工作电极，铂电极为辅助电极，Ag/AgCl为参比电极，置入含鲁米诺（luminol）和过氧化氢（H2O2）的PBS缓冲溶液中，采用循环伏安法激发电化学发光，初始电位为0.1～0.5V，终止电位为1.0～1.5V，电位扫描速度为0.01～0.05V/s，测定不同浓度Hg2+条件下对应的鲁米诺电化学发光强度，建立Hg2+浓度与发光强度的定量关系；根据该定量关系测定未知样品中Hg2+的浓度。所述的双通道输出检测汞离子的电化学传感器用于汞离子检测的方法，其特征在于：所述的含鲁米诺（luminol）和过氧化氢（H2O2）的PBS缓冲溶液中，鲁米诺的浓度为10-4～10-6mol/L以及过氧化氢的浓度为10-2～10-4mol/L，溶剂为pH=8～10的0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提出的一种双通道输出检测Hg2+的电化学传感器，这种传感器的灵敏度和选择性高，双信号检测，两种检测方法相互佐证，能够有效避免由仪器因素、环境因素、以及一些人为操作因素导致的假阳性或假阴性信号对检测的干扰，使检测结果的可靠性高，优点如下：（1）高灵敏度，可检测5×10-7～10-10mol/L汞离子；（2）高选择性，对汞离子有特异性识别；（3）制备简单、操作方便、检测速度快；（4）双信号检测，可以相互比对印证，检测结果的可靠性高。综上所述，本专利技术是一种能高灵敏度和高选择性检测汞离子的方法，具有灵敏度高、特异性强、选择性高、可靠性高、检测时间短、易于操作等优点，可以实现对超低浓度汞离子的检测，具有良好的市场前景。附图说明图1为扫描速度0.01V/s和400V/s的电流-电位关系图；图2为扫描速度400V/s下检测不同Hg2+浓度的电流-电位关系图；图3为电流-Hg2+浓度线性关系图；图4为裸电极、电极/ProbeDNA和电极/ProbeDNA/Hg2+的电化学发光-时间关系图；图5为不同Hg2+浓度下的电极/ProbeDNA/Hg2+的电化学发光-时间关系图；图6为ECL发光-Hg2+浓度线性关系图；图7为表1中5种自来水加标样品，用ECL法检测Hg2+浓度对数（y）-FSCV检测Hg2+浓度对数（x）线性关系图；图8为Hg2+传感器分别对Hg2+、Mg2+、Ba2+、Mn2+、Cd2+、Pb2+进行FSCV检测的峰电流比较图；图9为Hg2+传感器分别对Hg2+、Mg2+、Ba2+、Mn2+、Cd2+、Pb2+进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双通道输出检测汞离子的电化学传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）固载有Probe DNA金电极的制备a.将直径为2 mm的金电极依次用1 µm、0.3 µm、0.05 µm的Al2O3抛光成镜面，然后依次用由浓硝酸和水按体积比1：1混合而成的硝酸溶液、无水乙醇和水超声洗涤1～5 min，水冲洗干净后，氮气吹干备用；b.取5～10 µL含Probe DNA和三（2‑羧乙基）膦的PBS缓冲溶液，滴在金电极表面，在37℃恒温恒湿条件下静置20～40 min，使Probe DNA结合到电极表面；所述的含Probe DNA和三（2‑羧乙基）膦的PBS缓冲溶液中Probe DNA的浓度为1～10 µmol/L以及三（2‑羧乙基）膦的浓度为1～10 mmol/L，溶剂为pH = 7～8的0.01～0.1 mol/L的PBS缓冲液；c.将步骤（b）所得的固载有Probe DNA的电极用pH = 7～8的0.01～0.1 mol/L的PBS缓冲液清洗，去除未与金电极结合的Probe DNA；d.取5～10 μL 1～5 mmol/L的3‑巯基‑1‑丙醇滴加到步骤（c）处理后的电极表面，在37℃恒温恒湿条件下静置30～60 min，封闭电极表面的非特异性结合位点，即得固载有Probe DNA金电极；（2）Hg2+电化学传感器的构建将固载有Probe DNA金电极浸泡到100～200 μL含Hg2+的溶液中，在37℃恒温恒湿条件下静置20～30 min后，用pH = 7～8的0.01～0.1 mol/L的PBS缓冲液清洗电极，即制备得到双通道输出检测汞离子的电化学传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种双通道输出检测汞离子的电化学传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）固载有ProbeDNA金电极的制备a.将直径为2mm的金电极依次用1µm、0.3µm、0.05µm的Al2O3抛光成镜面，然后依次用由浓硝酸和水按体积比1：1混合而成的硝酸溶液、无水乙醇和水超声洗涤1～5min，水冲洗干净后，氮气吹干备用；b.取5～10µL含ProbeDNA和三（2-羧乙基）膦的PBS缓冲溶液，滴在金电极表面，在37℃恒温恒湿条件下静置20～40min，使ProbeDNA结合到电极表面；所述的含ProbeDNA和三（2-羧乙基）膦的PBS缓冲溶液中ProbeDNA的浓度为1～10µmol/L以及三（2-羧乙基）膦的浓度为1～10mmol/L，溶剂为pH=7～8的0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液；c.将步骤（b）所得的固载有ProbeDNA的电极用pH=7～8的0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液清洗，去除未与金电极结合的ProbeDNA；d.取5～10μL1～5mmol/L的3-巯基-1-丙醇滴加到步骤（c）处理后的电极表面，在37℃恒温恒湿条件下静置30～60min，封闭电极表面的非特异性结合位点，即得固载有ProbeDNA金电极；（2）Hg2+电化学传感器的构建将固载有ProbeDNA金电极浸泡到100～200μL含Hg2+的溶液中，在37℃恒温恒湿条件下静置20～30min后，用pH=7～8的0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液清洗电极，即制备得到双通道输出检测汞离子的电化学传感器。2.根据权利要求1所述的一种双通道输出检测汞离子的电化学传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭智勇，孟维强，郝婷婷，杨帆，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33