一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器的制备方法，包括以下步骤：采用水热合成法、种子介导生长法和物理吸附法制备了功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料；以化学键合法合成了信号分子/金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球/DNA‑1信号标签；以功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料/金属离子依赖性DNA酶/金电极为工作电极，以铂丝电极为对电极，饱和氯化银为参比电极，得到了用于邻苯二甲酸二丁酯检测的电化学传感器；与传统电化学传感器相比，具有响应速度快、灵敏度高、选择性好、准确度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器制备方法
本专利技术涉及一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器制备方法，尤其涉及一种功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料/金属离子依赖性DNA酶/金电极的制备方法。
技术介绍
随着经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高，食品安全由于关系到人民群众的身体健康、生命安全和社会经济，从而逐渐成为备受关注的焦点。邻苯二甲酸酯是一类有机化合物，广泛用作各种工业和消费产品中的增塑剂，例如塑料容器和食品包装。在所有邻苯二甲酸酯类中，邻苯二甲酸二丁酯是一种典型的且常用的增塑剂。由于邻苯二甲酸二丁酯仅与聚合物物理结合，很容易从塑料材料中释放出来并进入周围环境。因此，邻苯二甲酸二丁酯可以在生产，使用和处置过程中迁移至食物中。同时，邻苯二甲酸二丁酯进入人体内能够致癌、致突变，还会影响雄激素的正常功能，导致生殖和发育毒性。我国卫生部规定食品和食品添加剂中的邻苯二甲酸二丁酯最大残留量为0.3mg·kg-1。鉴于邻苯二甲酸二丁酯对人体的危害，对其建立准确的分析检测方法已成为当今的研究热点，具有一定的现实意义。目前，检测邻苯二甲酸二丁酯的常用技术包括高效液相色谱法（HPLC），毛细管电泳-质谱法（CE-MS）和酶联免疫测定（ELISA）等，然而这些方法需要复杂且昂贵的设备和专业的操作人员，不利于快速实时检测。因此，建立一种简单、快速、准确、灵敏且适用于现场检测的方法对邻苯二甲酸二丁酯进行定量检测十分必要。电化学分析技术具有响应速度快，使用方便，易与其它测试、控制技术联用、仪器容易小型化等优点，为实现分析检测提供了可能，在食品安全检测领域得到了广泛的应用研究。针对于邻苯二甲酸酯这种小分子靶标，直接测定并不能产生灵敏的信号变化，基于被测抗原与标记的抗原共同竞争固定于固相的抗体所提供的结合点的竞争法，更适合于检测小分子，同时分析过程相对简单、快速，但单一的识别-信号响应系统的电化学免疫传感器灵敏度普遍不高，目前很多研究工作者构建的高灵敏的生物传感器都是利用蛋白酶、核酸外切酶、内切酶等生物酶的催化活性，但是存在易被污染、对环境条件敏感和成本高等缺陷，DNA酶是一种具有类似于蛋白酶催化活性的脱氧核糖核酸，它比蛋白酶更稳定且合成成本低廉，金属依赖性DNA酶具有独特的自剪切活性，使得催化反应能够历经多圈循环，引发多个基底的剪切反应，从而实现信号循环放大，显著地提高灵敏度，同时，生物活性组分的固定以及活性的保持、稳定性也是构建高效电化学免疫传感器的关键；在实际应用中，基于单一识别元件抗体的电化学传感器仍然存在灵敏度、稳定性和线性响应等指标不够理想的问题，为进一步提高传感器的响应灵敏度，纳米材料经常作为一种信号放大策略被广泛应用于生物传感器的构建中，然而，简单的碳纳米材料存在溶解性不强，分散性不好，不能固定抗体等生物分子的缺点，使材料性能无法得到充分发挥，因此设计合成功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料不仅具有高导电性和良好负载能力的特性，并且还具备催化增强信号的作用，成为构建电极电化学免疫传感器的关键，目前，合成功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料尚未见报道，将功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料作为电极修饰材料，同时利用信号分子/金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球/DNA-1作为信号标签，采用电化学传感器检测邻苯二甲酸二丁酯也未见报道。
技术实现思路
专利技术本专利技术涉及一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器制备方法。一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器制备方法，其步骤如下：所述功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料的制备：采用水热合成法处理二维碳基材料，称取10~20mg二维碳基材料加入25~50mL0.01~0.02MpH值为7.0~9.0缓冲液中，超声处理1~3h，随后，称取5~10mg羟氨基官能化材料单体添加到二维碳基材料分散液中，用高纯中性气体将溶液脱气10~20min，在冰浴条件下将上述溶液超声处理10~20min，然后在50~70℃下反应24~30h以获得羟氨基功能化二维碳基材料的黑色悬浮液。最后，在8000~10000rpm转速下离心3~5次收集产品，在60~70℃下干燥至恒重；采用溶剂热法合成氨基化金属有机框架，称取0.1~0.3g聚乙烯吡咯烷酮溶于4.5~13.5mL分散剂中，再称取100~150mg六水合硝酸类金属化合物，30~50mg2-氨基对苯二甲酸和40~100µL三乙胺的混合物添加到上述溶液中，并超声处理20~30min，之后，将均相溶液置入高压釜中于105~125℃反应18~24h，冷却至20~25℃后，在8000~10000rpm转速下离心并用分散剂、乙醇洗涤3~5次收集产物，最后在60~70℃干燥至恒重；采用种子介导生长法和柠檬酸盐还原法制备多刺金纳米颗粒，量取2~4mL0.01~0.03M氯金酸溶液，加入6~8mL质量百分比5~8%的柠檬酸钠溶液，量取500~800μL上述溶液添加到2~4mL水溶液中，并用6~8mL质量百分比5~8％的柠檬酸钠溶液调节pH值为6.0~8.0，在轻微摇动下，将0.3~0.5mL0.01~0.03M氯金酸溶液添加到上述混合物中，溶液的颜色从浅粉红色变浅紫色，在5000~8000rpm转速下离心7~10min收集得到的多刺金纳米颗粒，用水洗涤3~5次后分散到水中；采用物理吸附法制备复合材料，称取上述4~8mg功能化二维碳基材料溶解于2~4mL的蒸馏水中，加入500~1000μL多刺金纳米颗粒溶液和500~1000μL2~5mg·mL-1金属有机框架溶液，将上述混合液置于摇床上震荡12~14h，干燥即得到功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料；所述信号分子/金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球/DNA-1信号标签的制备：采用一步溶剂热法合成介孔金属氧化物纳米球，2~4g无水金属氯化物添加到40~80mL乙二醇中并溶解，称取6~10g无水乙酸钠和20~35mL氨基官能化溶液加入上述溶液中并剧烈搅拌30~60min，将混合溶液倒入反应釜加热至180~250°C持续8~12h，冷却至20~25℃后，将沉淀物用大量超纯水洗涤至中性，最后将产品在50~70℃下干燥；采用化学键合法合成金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球，称取5~10mg介孔金属氧化物纳米球分散在5~10mL蒸馏水中，在剧烈搅拌下将10~15mL15mM氯金酸溶液和2~5mL质量百分比1~3%的还原剂加入上述溶液中，在8000~12000rpm转速下离心5~10min收集产物并用乙醇洗涤3~5次；采用化学键合法合成信号分子/金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球/DNA-1信号标签，量取1~3mL0.3~1mM信号分子溶液加入到3~6mL金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球溶液中，并在4~8°C下柔和搅拌12~16h，在8000~12000rpm转速下离心5~10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料的制备：采用水热合成法处理二维碳基材料，称取10~20 mg二维碳基材料加入25~50 mL 0.01~0.02 M pH值为7.0~9.0缓冲液中，超声处理1~3 h，随后，称取5~10 mg羟氨基官能化材料单体添加到二维碳基材料分散液中，用高纯中性气体将溶液脱气10~20 min，在冰浴条件下将上述溶液超声处理10~20 min，然后在50~70℃下反应24~30 h以获得羟氨基功能化二维碳基材料的黑色悬浮液，最后，在8000~10000 rpm转速下离心3~5次收集产品，在60~70℃下干燥至恒重；采用溶剂热法合成氨基化金属有机框架，称取0.1~0.3 g聚乙烯吡咯烷酮溶于4.5~13.5 mL分散剂中，再称取100~150 mg六水合硝酸类金属化合物，30~50 mg 2-氨基对苯二甲酸和40~100 µL三乙胺的混合物添加到上述溶液中，并超声处理20~30 min，之后，将均相溶液置入高压釜中于105~125℃反应18~24 h，冷却至20~25℃后，在8000~10000 rpm转速下离心并用分散剂、乙醇洗涤3~5次收集产物，最后在60~70℃干燥至恒重；采用种子介导生长法和柠檬酸盐还原法制备多刺金纳米颗粒，量取2~4 mL 0.01~0.03 M氯金酸溶液，加入6~8 mL 质量百分比为5~8%的柠檬酸钠溶液，量取500~800 μL上述溶液添加到2~4 mL水溶液中，并用6~8mL 质量百分比为5~8％的柠檬酸钠溶液调节pH 值为6.0~8.0，在轻微摇动下，将0.3~0.5mL 0.01~0.03 M氯金酸溶液添加到上述混合物中，溶液的颜色从浅粉红色变浅紫色，在5000~8000 rpm转速下离心7~10 min收集得到的多刺金纳米颗粒，用水洗涤3~5次后分散到水中；采用物理吸附法制备复合材料，称取上述4~8 mg功能化二维碳基材料溶解于2~4 mL的蒸馏水中，加入500~1000 μL上述多刺金纳米颗粒溶液和500~1000 μL 2~5 mg·mL...

【技术特征摘要】
1.一种基于金属离子依赖性DNA酶用于检测邻苯二甲酸二丁酯的电化学免疫传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料的制备：采用水热合成法处理二维碳基材料，称取10~20mg二维碳基材料加入25~50mL0.01~0.02MpH值为7.0~9.0缓冲液中，超声处理1~3h，随后，称取5~10mg羟氨基官能化材料单体添加到二维碳基材料分散液中，用高纯中性气体将溶液脱气10~20min，在冰浴条件下将上述溶液超声处理10~20min，然后在50~70℃下反应24~30h以获得羟氨基功能化二维碳基材料的黑色悬浮液，最后，在8000~10000rpm转速下离心3~5次收集产品，在60~70℃下干燥至恒重；采用溶剂热法合成氨基化金属有机框架，称取0.1~0.3g聚乙烯吡咯烷酮溶于4.5~13.5mL分散剂中，再称取100~150mg六水合硝酸类金属化合物，30~50mg2-氨基对苯二甲酸和40~100µL三乙胺的混合物添加到上述溶液中，并超声处理20~30min，之后，将均相溶液置入高压釜中于105~125℃反应18~24h，冷却至20~25℃后，在8000~10000rpm转速下离心并用分散剂、乙醇洗涤3~5次收集产物，最后在60~70℃干燥至恒重；采用种子介导生长法和柠檬酸盐还原法制备多刺金纳米颗粒，量取2~4mL0.01~0.03M氯金酸溶液，加入6~8mL质量百分比为5~8%的柠檬酸钠溶液，量取500~800μL上述溶液添加到2~4mL水溶液中，并用6~8mL质量百分比为5~8％的柠檬酸钠溶液调节pH值为6.0~8.0，在轻微摇动下，将0.3~0.5mL0.01~0.03M氯金酸溶液添加到上述混合物中，溶液的颜色从浅粉红色变浅紫色，在5000~8000rpm转速下离心7~10min收集得到的多刺金纳米颗粒，用水洗涤3~5次后分散到水中；采用物理吸附法制备复合材料，称取上述4~8mg功能化二维碳基材料溶解于2~4mL的蒸馏水中，加入500~1000μL上述多刺金纳米颗粒溶液和500~1000μL2~5mg·mL-1上述金属有机框架溶液，将上述混合液置于摇床上震荡12~14h，干燥即得到功能化二维碳基材料/金属有机框架/多刺金纳米颗粒复合材料；
（2）信号分子/金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球/DNA-1信号标签的制备：采用一步溶剂热法合成介孔金属氧化物纳米球，称取2~4g无水金属氯化物添加到40~80mL乙二醇中并溶解，称取6~10g无水乙酸钠和20~35mL氨基官能化溶液加入上述溶液中并剧烈搅拌30~60min，将混合溶液倒入反应釜加热至180~250°C持续8~12h，冷却至20~25℃后，将沉淀物用大量超纯水洗涤至中性，最后将产品在50~70℃下干燥；采用化学键合法合成金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球，称取5~10mg介孔金属氧化物纳米球分散在5~10mL蒸馏水中，在剧烈搅拌下将10~15mL15mM氯金酸溶液和2~5mL质量百分比1~3％的还原剂加入上述溶液中，在8000~12000rpm转速下离心5~10min收集产物并用乙醇洗涤3~5次；采用化学键合法合成信号分子/金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球/DNA-1信号标签，量取1~3mL0.3~1mM信号分子溶液加入到3~6mL金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球溶液中，并在4~8°C下柔和搅拌12~16h，在8000~12000rpm转速下离心5~10min收集产物，在60~70°C下干燥16~20h，将收集的信号分子/金纳米粒子/介孔金属氧化物纳米球添加到2~6μM0.5~1mL巯基修饰的金属离子依赖性DNA酶底物链DNA-1中，在摇床上振荡反应8~16h，最后，加入100~200μL质量百分比0.1~0.25％牛血清白蛋白溶液振荡反应1~2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何保山，李嘉雯，卫敏，吴立根，赵文红，金华丽，任文洁，王涛，姜利英，魏涛，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41