一种石英晶体微天平传感器及其金电极的修饰方法和应用技术

本发明专利技术属于生物传感器检测技术领域，具体涉及一种石英晶体微天平传感器及其金电极的修饰方法和应用。本发明专利技术的目的为了解决传统四环素检测方法中样品前处理步骤繁琐、仪器设备昂贵、需要专业技术人员操作等问题以及石英晶体微天平检测灵敏度低、稳定性差等技术问题，本发明专利技术重点解决了目前基于色谱技术的四环素检测方法中存在的样品前处理过程繁琐、仪器昂贵，操作复杂等缺点，为实际应用过程中复杂样品中的四环素的检测提供了一种简便快捷、灵敏可靠的的分析检测手段，首次将石英晶体微天平传感器用于四环素的检测。

A quartz crystal microbalance sensor and its gold electrode modification method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种石英晶体微天平传感器及其金电极的修饰方法和应用
本专利技术属于生物传感器检测
，具体涉及一种石英晶体微天平传感器及其金电极的修饰方法和应用。
技术介绍
随着传统畜牧业向现代化和集约化规模发展，抗生素类药物已成为推动现代畜牧业发展不可缺少的因素。四环素(Tetracyclines，TET)由于其价格低廉、抗菌谱广等优点而被广泛运用于畜牧业，作为生长促进剂添加于动物饲料中。然而，由于四环素在动物体内的生物利用率较低，随意排放的四环素在环境中经过食物链传递作用进入人体，对人类健康造成极大威胁。目前关于四环素类抗生素的传统检测方法主要有酶联免疫法、薄层色谱法、毛细管电泳法、微生物法和高效液相色谱法等，但其存在特异性差、耗时长、操作繁琐、专业的技术操作人员以及价格昂贵的仪器设备等缺点。因此，研究简便快捷、灵敏可靠的四环素快速检测技术具有重要的现实意义。石英晶体微天平(quartzcrystalmicrobalance，QCM)是一种利用石英晶体谐振器的压电特性，将石英晶振电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，对表面质量变化进行检测的高度灵敏的检测仪器。核酸适配体，又称适体(Apt)是一类短链的功能性寡核苷酸片段，一般是RNA或者单链DNA。核酸适配体具有能与多种目标物高特异性、高选择性结合的优点。金属-有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks，MOF)是由不同连接数的有机配体和金属离子结点组合而成的框架结构，它具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及结构多样性等优点。纳米金(AuNPs)具有很好的生物相容性和大的比表面积，同时可以与带巯基的适配体通过Au-S键共价结合，提高传感器的灵敏度和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的为了解决传统四环素检测方法中样品前处理步骤繁琐、仪器设备昂贵、需要专业技术人员操作等问题以及石英晶体微天平检测灵敏度低、稳定性差等技术问题，为食品中的四环素检测提供一种简便快捷、灵敏可靠的石英晶体微天平适配体传感器检测方法。本专利技术依托在石英金电极表面上逐层修饰1,3,5-均苯三羧酸铜(HKUST-1)、纳米金(AuNPs)、四环素适配体(Apt)，以此构建一种新型的石英晶体微天平传感器，用于灵敏且特异性地检测四环素。首先在石英晶体微天平金电极上滴涂修饰HKUST-1，然后采用电沉积氯金酸的方法，将AuNPs修饰到电极表面，随后，将巯基修饰的四环素适配体通过Au-S键固定在石英晶体微天平金电极表面，用MCH封闭其未结合位点，制备得到6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极(MCH/Apt/AuNPs/HKUST-1/AuE)得到。检测时，四环素被MCH/Apt/AuNPs/HKUST-1/AuE表面修饰的适配体捕获和识别，可以使得所构建的石英晶体微天平传感器产生相应的频率信号变化，建立标准曲线，从而达到对目标物四环素的定量检测。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种石英晶体微天平传感器，包括在所述石英晶体微天平传感器的工作电极上依次修饰金属有机框架材料1,3,5-均苯三羧酸铜、纳米金、四环素适配体，所述工作电极是金电极。一种石英晶体微天平传感器金电极的修饰方法，包括以下步骤：步骤1，称取1,3,5-均苯三羧酸铜分散于超纯水中，通过超声波清洗仪超声得到均匀的MOF分散液；步骤2，将步骤1中得到的均匀的MOF分散液通过滴涂的方式修饰于金电极表面，并在红外灯下干燥形成MOF薄膜，得到1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极；步骤3，将步骤2中得到的1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极置于AuHCl4溶液中，采用电沉积方法在1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极表面上修饰纳米金，得到纳米金修饰的和1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极；步骤4，将四环素适配体滴涂于步骤3中得到的纳米金修饰的和1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极的表面孵育，并进行清洗，即得到四环素适配体修饰金电极；步骤5，在步骤4中得到的四环素适配体修饰金电极上滴涂6-巯基己醇溶液，并进行清洗，即得到6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极。进一步，所述的步骤1中得到的MOF分散液的浓度为0.5-2.0mg/mL。更进一步，所述步骤2中均匀的MOF分散液的用量为20μL，所述步骤2中在红外灯下干燥形成MOF薄膜的干燥时间是30min-1h。更进一步，所述的步骤3中的AuHCl4溶液浓度为1％。更进一步，所述步骤3中的电沉积方法是循环伏安法，所述循环伏安法扫描电压范围为-0.3V-0V，扫描速率20mV/s-100mV/s，扫描圈数为3-10圈。更进一步，所述步骤4中四环素适配体的浓度为0.6μM，所述步骤4中四环素适配体的孵育时间为60min-120min，所述步骤5中6-巯基己醇溶液浓度为1.0mol/L，用量为20μL。更进一步，所述四环素适配体序列为：5'-SH-(CH2)6-CGTACGGAATTCGCTAGCCCCCCGGCAGGCCACGGCTTGGGTTGGTCCCACTGCGCGTGGATCCGAGCTCCACGTG-3'。一种石英晶体微天平传感器的应用，所述石英晶体微天平传感器应用于检测痕量四环素。所述石英晶体微天平传感器应用于检测痕量四环素，具体检测方法包括如下步骤：步骤1，将6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极作为工作电极置于石英晶体微天平检测系统的检测室中；同时通过信号采集系统的电脑记录由检测室中的石英晶体微天平晶振传感的、由频率计采集的频率相应数据；步骤2，向步骤1中的6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极上滴加100μL，浓度为0.1M，pH＝7.0的磷酸盐缓冲溶液，当频率稳定时，将50μL不同浓度的四环素溶液滴加在6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极上，同时记录对应的频率变化数据，建立四环素浓度的对数值和石英晶体微天平传感器频率变化值之间的线性关系；步骤3，在检测样品中四环素含量时，将6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极作为工作电极置于石英晶体微天平检测系统的检测室中，滴加100μL，浓度为0.1M，pH＝7.0的磷酸盐缓冲溶液，当频率稳定时，将50μL处理好的样品溶液滴加在6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极上，记录对应的石英晶体微天平传感器频率变化，将该频率变化值代入步骤2中线性关系方程，即可计算出样品中四环素的含量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术依托在石英晶体微天平金电极表面上逐层修饰HKUST-1、AuNPs、Apt，以此构建一种新型的石英晶体微天平传感器，用于灵敏且特异性地检测四环素。金属有机框架材料HKUST-1修饰可以提高石英晶体微天平检测界面的比表面积，可以提高适配体的负载量和传感器的检测灵敏度，适配体则通过纳米金和适配体上的巯基之间的金硫键共价结合在检测界面，提高传感器的稳定性。2.本专利技术重点解决了目前基于色谱技术的四环素检测方法中存在的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石英晶体微天平传感器，其特征在于：包括在所述石英晶体微天平传感器的工作电极上依次修饰金属有机框架材料1,3,5-均苯三羧酸铜、纳米金、四环素适配体，所述工作电极是金电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种石英晶体微天平传感器，其特征在于：包括在所述石英晶体微天平传感器的工作电极上依次修饰金属有机框架材料1,3,5-均苯三羧酸铜、纳米金、四环素适配体，所述工作电极是金电极。


2.一种石英晶体微天平传感器金电极的修饰方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，称取1,3,5-均苯三羧酸铜分散于超纯水中，通过超声波清洗仪超声得到均匀的MOF分散液；
步骤2，将步骤1中得到的均匀的MOF分散液通过滴涂的方式修饰于金电极表面，并在红外灯下干燥形成MOF薄膜，得到1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极；
步骤3，将步骤2中得到的1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极置于AuHCl4溶液中，采用电沉积方法在1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极表面上修饰纳米金，得到纳米金修饰的和1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极；
步骤4，将四环素适配体滴涂于步骤3中得到的纳米金修饰的和1,3,5-均苯三羧酸铜修饰的金电极的表面孵育，并进行清洗，即得到四环素适配体修饰金电极；
步骤5，在步骤4中得到的四环素适配体修饰金电极上滴涂6-巯基己醇溶液，并进行清洗，即得到6-巯基己醇处理的四环素适配体修饰金电极。


3.根据权利要求2所述的一种石英晶体微天平传感器，其特征在于：所述的步骤1中得到的MOF分散液的浓度为0.5-2mg/mL。


4.根据权利要求2所述的一种石英晶体微天平传感器，其特征在于：所述步骤2中均匀的MOF分散液的用量为20μL，所述步骤2中在红外灯下干燥形成MOF薄膜的干燥时间是30min-1h。


5.根据权利要求2所述的一种石英晶体微天平传感器，其特征在于：所述的步骤3中的AuHCl4溶液浓度为1％。


6.根据权利要求2所述的一种石英晶体微天平传感器，其特征在于：所述步骤3中的电沉积方法是循环伏安法，所述循环伏安法扫描电压范围为-0.3V-0V，扫描速率20mV/s-100mV/s，扫描圈数为3-10圈。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨钰昆，马媛媛，张国华，王小敏，尉立刚，张锦华，郭彩霞，范三红，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14