用于检测水产品中铅的双模式电化学生物传感器制备方法技术

本发明专利技术公开一种可检测水产品中铅离子的双模式电化学生物传感器的制备方法。本发明专利技术用于含铅的水产品检测的电化学生物传感器是以CeO2/CS@AuNPs为基底材料，提高传感器的比表面积和导电性，同时可以通过Au

【技术实现步骤摘要】
用于检测水产品中铅的双模式电化学生物传感器制备方法


[0001]本专利技术涉及一种电化学生物传感器和这种传感器的制备方法以及使用方法，属于电化学传感器


技术介绍

[0002]随着环境污染程度的加重，环境中的重金属不仅分布在土壤和水中，并且随着重金属的沉积蓄积在水产品中，通过食物链进一步蓄积到人体，对人体造成了一定的伤害；随着人们经济能力和生活水平的提高，人们对水产品需求上升，像贝类、鱼类等成为人们餐桌上常见的食物，因此进一步加重了重金属对人体的伤害；重金属污染大多是点性污染，不能被微生物分解，且易被生物体富集，重金属随着食物链的传递进入人体，损害人体健康；铅是一种严重危害人体健康的重金属元素，由于铅是蓄积性的中毒，只有当人体中铅含量达到一定程度时会对机体的血液系统、神经系统产生严重的损害，尤其是对儿童健康和智能的危害产生难以逆转的影响，是水产品中常见的重金属之一；所以开发一种便捷、高效、快速和实用重金属污染的分析方法，特别是可以检测铅离子的方法为当前的研究热点，这一工作对保护生态环境、维护食品安全、提高食品质量具有重要的理论和实际意义。
[0003]重金属检测成为人们关注的热点，并且检测技术逐步完善，常见的重金属检测技术有：原子吸收光谱法、紫外可见分光光度法、微谱分析、原子荧光法、电感耦合等离子质谱法等，因其灵敏度高在重金属的定量检测方面发挥了重要的作用；但这些分析方法都要求借助比较贵重的仪器，样品前处理工作比较繁琐，现场检测难度较大，需要专业的技术人员进行操作，进一步限制了它们的应用；因此，开发一种不仅灵敏度高，而且高效易操作的重金属快速检测方法尤为重要；电化学方法操作简单，灵敏度高，稳定性强，对于小分子物质的检测具有积极的响应；选用适配体作为识别分子，在保证灵敏度的前提下进一步提高了检测的专一性；并且电化学适配体传感器具有待测的样品不用经过预先处理、分析速度快、操作系统检单、准确度高、专一性强、成本低等优点。
[0004]专利技术的目的在于提供一种能克服上述问题以及易制备、操作简单、灵敏度高、抗干扰性强、重现性、选择性及稳定性好，构建的电化学生物传感器在内切酶的辅助下实现信号放大，提高检测的灵敏度，同时结合“纳米酶”催化底液中的TMB显色，可实现可视化检测。为检测水产品中铅离子提供电化学生物传感器的制备方法。

技术实现思路

[0005]技术方案：在经过预处理的玻碳电极表面修饰氧化铈/介孔碳@纳米金复合材料，采用循环伏安法和交流阻抗法记录电极表面的电流趋势；同时采用差分脉冲伏安法记录电流电势曲线，电流峰的大小即可分析电极上所含重金属的量；当传感体系中存在铅离子时，aptamer识别靶标物质，DNA步行器与Ag/Fe2O3纳米探针结合，在内切酶的作用下对探针进行剪切，实现信号的放大，电极表面的适配体减少，导致电子传递速率上升，同时被剪切的纳米酶Ag/Fe2O3可以催化TMB显色，实现对靶标离子的可视化检测；可以通过PBS颜色判断是否
存在铅离子，同时根据电流信号的变化对体系中的铅离子定性定量。
[0006]所述的一种检测铅离子和汞离子的电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于：玻碳电极（d=3 mm）的清洗，电化学适配体传感界面的构建及过程表征（制备纳米银来修饰电极），电化学适配体传感器工作曲线的建立，电化学适配体传感器性能的检测，以及电化学适配体传感器对实际样品的检测。
[0007]所述的一种检测铅离子的电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于：实验条件的优化，主要包括适配体浓度、孵育实践、内切酶浓度以及底液pH；所制备的铅离子的适配体传感器的工作曲线为：Y=6.753Lgc
Pb2+
+135.464（R2=0.994）；电化学适配体传感器性能测试包括重现性、特异性、稳定性以及对实际水产品中回收率的测定。
[0008]制备原理为：将制备好的氧化铈/介孔碳@纳米金复合材料为基底材料滴加在电极表面，其次修饰aptamer与DNA步行器的混合溶液，后涂覆Ag/Fe2O3纳米探针，均利用Au
‑
S键结合；当靶标Pb
2+
滴到电极上时，aptamer识别Pb
2+
，游离出的DNA步行器在电极表面游走与Ag/Fe2O3纳米探针碱基互补配对，通过配对暴露出内切酶Nb.BbvCI的剪切位点，在内切酶的作用下实现对铅离子电化学信号的循环放大检测，同时随着被剪切的Ag/Fe2O
3“纳米酶”的增多，Ag/Fe2O3纳米材料可以催化TMB显色，实现了对铅离子的可视化检测，为此完成了电化学适配体传感器的构建；本文采用的氧化铈/介孔碳@纳米金复合材料，为目标离子适配体在电极表面的固定提供了良好的生物界面，同时提高了传感器的灵敏度；经过上述步骤制备的电化学生物传感器，简单灵敏，并且稳定性、重现性以及特异性较高，回收率符合要求。
[0009]为达到以上目的，采用技术方案实现：用于检测水产品中铅重金属的双模式电化学物传感器制备方法，其特征在于：（1）适配体传感器制备前玻碳电极的清晰、活化和性能测试，如果测试循环伏安曲线中的峰电位差在100 mV以下，氧化峰和还原峰对称，则所述玻碳电极可使用，否则要重新返回清洗步骤中，直至符合要求；（2）清洗好的玻碳电极表面滴涂分散均匀的氧化铈/介孔碳@纳米金复合材料，然后适配体，用6
‑
巯基己醇（MCH）封闭非特异性结合位点；适配体传感器制备结束后，放入冰箱4℃保存备用。
[0010]为达到以上目的，采取以下技术方案实现：一种检测铅离子和汞离子的电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于：（1）将上述制备好的适配体传感器在工作底液中采用循环伏安法、差分脉冲伏安法扫描，得到适配体传感器的电化学信号；（2）将靶标离子Pb
2+
和内切酶Nb.BbvC的混合液滴到电极上，一定孵育时间后采用循环伏安法、交流阻抗法进行扫描，进一步验证传感器的可行性；（3）配制一系列浓度的Pb
2+
标准液，进行差分脉冲伏安法测定，进一步得到传感器的工作曲线、检测范围和检测限；（4）配制一系列常见的其他二价金属离子进行检测，验证所制备的生物传感器的抗干扰能力；（5）通过差分脉冲伏安法进一步验证该传感器的稳定性和重现性；（6）对实际样品（扇贝）进行分析，计算回收率。
附图说明
[0011]图1电化学传感器的扫描电镜表征。
[0012]图2电化学传感器的电化学表征。
[0013]图3电化学传感器的孵育时间优化。
[0014]图4电化学传感器的适配体浓度优化。
[0015]图5电化学传感器的底液pH优化。
[0016]图6电化学传感器的内切酶浓度优化。
[0017]图7测量不同浓度重金属铅离子的差分脉冲伏安曲线。
[0018]图8电化学传感器抗干扰性研究。
[0019]图9电化学传感器稳定性研究。
[0020]图10电化学传感器重现性研究。
[0021]图11电化学传感器测量重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测铅离子的电化学生物传感器的制备方法，其特征在于：运用CeO2/CS@AuNPs以及Ag/Fe2O3纳米酶探针层层自组装和共价键和技术构建起电化学适配体传感器并用于扇贝和鱼肉中铅离子的检测；并且引入CeO2/CS@AuNPs复合材料具有增强该传感器的电化学方面的性能；利用适配体对镉离子的识别，Ag/Fe2O3纳米酶探针的催化特性、内切酶的剪切以及DNA步行器的特性更有效的完成靶标物质铅离子的快速双模式检测。2.权利要求1所述的一种检测铅离子的电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于：该传感器在内切...

【专利技术属性】
技术研发人员：张妍妍，王悦，翟鸿国，孙霞，郭业民，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：