一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法，该检测仪包括电脑客户端、微型工作站和三电极体系，微型工作站用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，三电极体系中的工作电极包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。该检测仪尺寸较小，便于携带，搭建步骤简单，可以在任何场合快速搭建相应的测试系统，实现微囊藻毒素的测试现场化；检测操作步骤简单，所检测的结果具有较宽的检测范围(10

【技术实现步骤摘要】
一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法
本专利技术涉及微囊藻毒素检测
，具体涉及一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法。
技术介绍
长江中下游地区是我国淡水湖泊集中分布的地区之一，在过去的几十年里，人类活动对本地区的湖泊生态系统产生了极大的影响，最突出的是城郊湖泊的日益富营养化。湖泊、水库和河流中接纳过多的氮和磷等营养物质，使水体的生态结构与功能发生变化，导致藻类特别是蓝藻的异常繁殖生长而出现蓝藻水华现象。随着水体富营养化的加剧而引起的有害藻类水华的频繁发生已成为普遍关注的环境问题。当蓝藻水华严重时，不仅影响人的感官、破坏健康平衡的水生生态系统，而且藻细胞破裂后释放出的多种藻毒素对人和动物的饮用水安全构成了严重的威胁。在已发现的各种藻毒素中，微囊藻毒素是目前已知的一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素，因此对微囊藻毒素的检测十分必要。现有的微囊藻毒素检测方法主要包括免疫学检测法和化学分析法，免疫学检测法包括蛋白磷酸酶抑制测定法(PPIA)和酶联免疫测定法(ELISA)；化学分析法包括高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)、荧光光谱法(FL)、紫外光谱法(UV)或化学发光检测法(CL)等。其中，蛋白磷酸酶抑制测定法(PPIA)和酶联免疫测定法(ELISA)属于生化分析法，这类方法由主要通过生物体抗原-抗体特异性识别来实现对微囊藻毒素的检测，难以避免地需要使用到对操作环境要求比较高的抗原、抗体等生物组分，因而操作条件严苛、复杂，且成本较高；高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)、荧光光谱法(FL)、紫外光谱法(UV)或化学发光检测法(CL)等化学分析法虽然可以满足多种毒素同时检测的要求，但其应用受仪器装置所限制，仅能开展实验室分析工作，且其检测成本高昂，对操作人员的素质要求较高。因此，迫切需要研发一种新的微囊藻毒素检测方法以满足微囊藻毒素监控低成本、便携化、现场化的实际使用需求。在各种检测方法中，电化学传感器具有灵敏度高、操作简便快速、能在现实复杂环境体系中不间断监测等优点，已经在诸多领域获得了广泛的应用。其中电化学交流阻抗谱(EIS)作为一种典型的电化学分析手段，已经成为研究电极材料及电极表面现象的重要手段。此外，随着电子技术的快速发展，电化学工作站的小型化已经初步实现，这促进了便携式电化学传感装置的出现。在过去的几年里，丝网印刷技术在快速制备和低成本制备等方面已经取得了很大的进步。由于丝网印刷电极(SPCE)具有重复性好、可靠性高、使用方便等优点，在电化学分析中具有广泛的应用前景。SPCE因其可携带性和便宜的制造技术等优点为电化学传感器提供了一个远离集中的实验室的机会，为可抛式传感器的构建提供了条件。可抛式传感器的优势在于成本低、可批量生产、重现性好，从而使得检测结果更准确、可靠。但是，SPCE作为电化学生物传感器的工作电极的研究还不成熟，其灵敏度、稳定性及重现性都还有一定的提升空间，例如，其表面的修饰、改性研究与其检测性能密切相关。因此，有必要进一步开发新的电极修饰材料来进一步改进SPCE在电化学传感器中作为工作电极的表现。本专利技术旨在将丝网印刷电极与电化学交流阻抗谱法相结合，提出一种便携式的微囊藻毒素检测仪及其使用方法，以解决上述微囊藻毒素检测技术中存在的问题和缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法，该检测仪尺寸较小，便于携带，且搭建步骤简单，从而可以在任何场合快速搭建相应的测试系统，实现微囊藻毒素的测试现场化；操作步骤简单，对操作人员素质没有严格要求，确保了微囊藻毒素现场检测的可行性；该便携式微囊藻毒素检测仪所检测的结果具有较宽的检测范围(10-12～10-9mol/L)和较低的检出限(10-12mol/L)，且检测结果准确可靠，使该检测仪在环境分析、食品安全检测领域具有广泛的应用前景。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端、微型工作站和三电极体系，所述的电脑客户端通过微型工作站与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系中的工作电极包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。为了便于上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的顺利制备，现提出一种工作电极的制备方法，制备上述的工作电极，包括如下步骤：S1：利用旋涂法在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面修饰一层纳米碳化钛涂层，形成Ti3C2/SPCE电极；S2：利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；S3：在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素涂层，得到所述的工作电极，其中，微囊藻毒素涂层为微囊藻毒素-LR涂层或微囊藻毒素-RR涂层。优选的技术方案有，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.4～0.6V，运行时间为600～1500s。进一步优选的技术方案还有，所述步骤S3中，具体操作为：将浓度为3～5μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应3～5h，得到工作电极粗产品；然后，将浓度为1～3mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，得到所述的工作电极。为了便于上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的顺利应用实施，现提出一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素溶液中温浴20～40min，采集相应的阻抗图谱，进行数据分析处理，得到与微囊藻毒素浓度相关的阻抗线性标准曲线；W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素的浓度。优选的技术方案还有，所述步骤W2中，不同浓度微囊藻毒素溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.23～0.24V。本专利技术的优点和有益效果在于：1、本专利技术一种便携式微囊藻毒素检测仪，尺寸较小，便于携带，且搭建步骤简单，从而可以在任何场合快速搭建相应的测试系统，实现微囊藻毒素的测试现场化。2、本专利技术一种便携式微囊藻毒素检测仪，由于工作电极的基底(丝网印刷碳电极)外表面设有敏感材料Au/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式微囊藻毒素检测仪，其特征在于，包括电脑客户端、微型工作站和三电极体系，所述的电脑客户端通过微型工作站与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系中的工作电极包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携式微囊藻毒素检测仪，其特征在于，包括电脑客户端、微型工作站和三电极体系，所述的电脑客户端通过微型工作站与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系中的工作电极包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。


2.一种工作电极的制备方法，其特征在于，制备权利要求1所述的工作电极，包括如下步骤：
S1：利用旋涂法在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面修饰一层纳米碳化钛涂层，形成Ti3C2/SPCE电极；
S2：利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素涂层，得到所述的工作电极，其中，微囊藻毒素涂层为微囊藻毒素-LR(MC-LR)涂层或微囊藻毒素-RR(MC-RR)涂层。


3.如权利要求2所述的工作电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.4～0.6V，运行时间为600～1500s。


4.如权利要求3所述的工作电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，具体操作为：将浓度为3～5μmol/L巯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓娇，陈芬，许欣，秦浩源，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32