一种基于Ti制造技术

本发明专利技术属于分析检测技术领域，公开了一种基于Ti

【技术实现步骤摘要】
一种基于Ti3C2的电化学生物传感器检测过氧化氢的方法
本专利技术属于分析检测
，涉及一种基于Ti3C2的电化学生物传感器检测过氧化氢的方法，更具体地，涉及一种新型纳米片层材料Ti3C2和辣根过氧化物酶(HRP)的电化学生物传感器检测过氧化氢的方法。
技术介绍
过氧化氢(H2O2)作为抗菌、氧化剂、还原剂和漂白剂，广泛应用于制药、临床、环境和化工等多个领域。在生物系统中，H2O2是有氧呼吸产生的，在多种信号通路中起信使作用。过氧化氢的积累导致氧化应激，这与许多心血管疾病有关，如急性心肌梗死(AMI)。因此，开发一种高灵敏度、可靠的过氧化氢检测方法具有重要意义。目前，检测过氧化氢的方法有很多，如传统滴定法、荧光分光光度法、紫外分光光度法、纸层析法和色谱法。然而，与生物传感器相比，传统方法缺乏高灵敏度及特异性，且依赖昂贵的仪器、专业的人员、严格的实验环境，无法实现快速实时检测。生物传感器，特别是电化学酶生物传感器，具有选择性高、灵敏度高、操作简便等特点，可实现实时的现场检测，因而受到越来越多的关注。辣根过氧化物酶是酶反应中应用最广泛的催化剂之一。近年来，辣根过氧化物酶因其具有高活性和高选择性、高抗逆性、高可操作性和高可靠性等优点而受到人们的广泛关注。然而，与其他酶一样，辣根过氧化物酶也存在稳定性低、寿命短、价格高、难以重复利用等缺点。为了解决这些缺点，酶固定化工艺可以大大提高酶的活性和稳定性，因为固定化酶可以广泛应用于不同的反应环境和恶劣的条件。生物传感器的商业化进程一直受到限制，主要原因是酶类生物传感器容易受到环境的影响，导致其活性和稳定性下降。因此，开发新型固定化平台以提高酶对环境的稳定性是实现酶传感器商业化的重要研究内容。Ti3C2是MXene最典型的代表，因其优异的电化学响应、催化性能和电子传导能力而引起了电化学研究人员的广泛关注。将纳米材料与生物酶结合可以提高生物酶的稳定性，提高测定的灵敏度，是解决生物酶传感器缺点的良好策略。综上所述，实现过氧化氢的快速检测能够强有力地辅助临床检测以及基础研究的转化，因此，开发高灵敏低成本的电化学生物传感器具有重要的科学意义。将低成本的电化学生物传感器应用于过氧化氢的检测，不仅是一种新颖的检测手段，也将为电化学生物传感器的设计开发带来新的切入点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有检测方法灵敏度低、检测耗时、成本过高以及步骤繁琐的缺点，提供一种基于Ti3C2的电化学生物传感器测定过氧化氢的方法，该方法能够快速、高灵敏高选择性地检测过氧化氢。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于Ti3C2的电化学生物传感器测定过氧化氢的方法，包括如下步骤：步骤(a)、构建生物复合材料HRP@Ti3C2/Nafion：以pH值为7～7.4的PBS缓冲溶液为反应溶剂，将Ti3C2纳米材料与HRP、Nafion共孵育，构建生物复合材料HRP@Ti3C2/Nafion；步骤(b)、电极的修饰：将步骤(a)构建的生物复合材料HRP@Ti3C2/Nafion滴涂到玻碳电极(GCE)表面，制得改性玻碳电极；步骤(c)、构建HRP@Ti3C2/Nafion/GCE电化学生物传感器：向待测溶液中加入不同浓度的过氧化氢，使用改性玻碳电极测定过氧化氢的DPV信号，建立标准曲线；步骤(d)、样品检测：未知浓度的过氧化氢样品按步骤(c)测得DPV信号，代入标准曲线得到样品中过氧化氢的浓度。辣根过氧化物酶(HRP)对过氧化氢有特异性催化作用，发生氧化还原反应，释放电子，得到过氧化氢的DPV信号。本专利技术方法的检测机理为：基于辣根过氧化物酶对H2O2的特异性作用，以高比表面积、导电性好的新型二维纳米片层材料Ti3C2为基材，Nafion是一种磺化四氟乙烯基含氟聚合物共聚物，具有导电性能，为性能良好的成膜材料，被用作传感器电极制作的电极改进剂。HRP@Ti3C2/Nafion/GCE生物传感器中，Ti3C2作为载体的同时提供更多的辣根过氧化物酶结合位点，提高反应体系的灵敏度，辣根过氧化物酶作为特异性识别元件，Nafion使辣根过氧化物酶与纳米材料充分接触，缩短了酶活性中心与电极表面的距离，为酶与电极之间的直接电子转移提供了良好的环境。该电化学生物传感器对过氧化氢具有较高的灵敏度。电化学信号的高低与体系中过氧化氢的浓度相关，实现电化学传感检测过氧化氢，实现对目标物的定量检测。步骤(a)中，Ti3C2由MAX相与HCl以及LiF制得。Ti3AlC2是制备Ti3C2最为常用的MAX相。Ti3C2的制备方法可为本领域公知的方法，具体操作如下：室温，将0.5～1.5gLiF完全溶解在15～25mL6M盐酸中，得到LiF/HCl溶液，为防止过热，在5分钟内，将0.5～1.5gTi3AlC2慢慢加入到LiF/HCl溶液中，得到悬浮液；再升温至35～40℃，充分搅拌20～25h；3000～4000rpm离心，超纯水反复洗涤沉淀至滤液中性；再采用超纯水，通过超声将沉淀分散均匀，以8000～9000rpm离心，未分层的Ti3AlC2和多层的Ti3C2与单层Ti3C2实现分离，上层即为单层Ti3C2。步骤(a)中，体系中Ti3C2的终浓度为0.5～1.5mg/mL，Ti3C2与HRP的质量比为1:1～5，优选为1:3；体系中Ti3C2与Nafion为1:50～100，优选为1:60。孵育的温度为35～40℃，优选为37℃；孵育的时间为10～50min，优选为30min。根据本专利技术，本领域技术人员可以根据上述原理设计底物的浓度，根据本专利技术一种优选实施方式，体系中，Ti3C2的浓度为0.5mg/mL，辣根过氧化物酶的浓度为1.5mg/mL，Ti3C2与HRP、Nafion的质量比为1:3:60。优选以pH值为7.4的PBS缓冲溶液为反应溶剂。步骤(b)中，所述的待测溶液由KCl、pH＝7.4的PBS缓冲溶液和水配制得到，待测溶液中，KCl浓度为1M，PBS浓度为0.5mM。步骤(c)中，过氧化氢的终浓度为5～8000μM；根据本专利技术一种具体实施方式，多个过氧化氢的终浓度为5μM,100μM,200μM,300μM,400μM,800μM,900μM,1000μM,2000μM,3000μM,5000μM,8000μM。测定过氧化氢的电压可根据需要确定，优选为-0.8～0.2V。步骤(d)、未知浓度的过氧化氢样品溶解在与步骤(c)等体积的待测溶液中，按步骤(c)测得DPV信号。与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：1、本专利技术引入新型二维纳米材料Ti3C2，极大地提高了体系的灵敏度，而且引入过氧化氢特异性酶辣根过氧化物酶，提高了体系选择性，实现过氧化氢的高选择性高灵敏度检测。2、基于本专利技术的传感策略，仪器设备简单便携，操作简单、快速，有利于推广应用。附图说明图1为本专利技术基于Ti3C2的电化学生物传感器测定过氧化氢的原理图。图2为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Ti

【技术特征摘要】
1.一种基于Ti3C2的电化学生物传感器测定过氧化氢的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(a)、构建生物复合材料HRP@Ti3C2/Nafion：以pH值为7～7.4的PBS缓冲溶液为反应溶剂，将Ti3C2纳米材料与HRP、Nafion共孵育，构建生物复合材料HRP@Ti3C2/Nafion；
步骤(b)、电极的修饰：将步骤(a)构建的生物复合材料HRP@Ti3C2/Nafion滴涂到玻碳电极表面，制得改性玻碳电极；
步骤(c)、构建HRP@Ti3C2/Nafion/GCE电化学生物传感器：向待测溶液中加入不同浓度的过氧化氢，使用改性玻碳电极测定过氧化氢的DPV信号，建立标准曲线；
步骤(d)、样品检测：未知浓度的过氧化氢样品按步骤(c)测得DPV信号，代入标准曲线得到样品中过氧化氢的浓度。


2.根据权利要求1所述的基于Ti3C2的电化学生物传感器测定过氧化氢的方法，其特征在于：步骤(a)中，Ti3C2是由MAX相与HCl及LiF制得的。


3.根据权利要求1或2所述的基于Ti3C2的电化学生物传感器测定过氧化氢的方法，其特征在于：步骤(a)中，体系中Ti3C2的终浓度为0.5～1.5mg/mL，Ti3C2与HRP的质量比为1:1～5；体系中Ti3C2与Nafion为1:50～100。


4.根据权利要求3所述的基于Ti3C2的电化...

【专利技术属性】
技术研发人员：周学敏，朱婉莹，许蔚，费建文，李晓芸，翁晨园，杨威，
申请(专利权)人：南京医科大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32