基于液晶的锑离子检测传感器及其制备方法、检测平台技术

本发明专利技术提供一种基于液晶的锑离子检测传感器及其制备方法、检测平台，所述基于液晶的锑离子传感器包括基底、液晶取向层、网格、向列相液晶、阳离子表面活性剂和核酸适配体；基底上修饰有液晶取向层，网格位于修饰有液晶取向层的基底上，向列相液晶、阳离子表面活性剂和核酸适配体均位于网格内，且向列相液晶位于阳离子表面活性剂和核酸适配体的下方，阳离子表面活性剂和核酸适配体结合后用于形成诱导表面向列相液晶层平行态排列的组合物，其中，核酸适配体用于和锑离子特异性结合。本发明专利技术提供的锑离子检测传感器灵敏度高、检测限低、检测效率高、检测方法简单，且成本低廉，在医学、环境、生物分析等领域具有广阔的发展前景。生物分析等领域具有广阔的发展前景。生物分析等领域具有广阔的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
基于液晶的锑离子检测传感器及其制备方法、检测平台


[0001]本专利技术涉及重金属检测
，具体而言，涉及一种基于液晶的锑离子检测传感器及其制备方法、检测平台。

技术介绍

[0002]重金属污染物被视为强危害性污染物之首，其毒性强、易蓄积、难以降解，且可沿食物链富集，对生物体造成危害，最终影响到生物多样性。锑是一种有毒的重金属，被认为是环境中最危险的污染物之一，它广泛存在于工业、医疗领域以及日常生活中。对于铅、汞、镉、铬和砷的监测及管控相对成熟，但新增的风险防控对象如铊和锑的相关检测设备较少。
[0003]随着含锑化合物的使用越来越多，导致更多的锑被释放到空气、水或土壤中，引发严重的环境毒性和健康问题。锑的毒性主要与其价态和氧化态有关，水环境中锑一般以三价态[Sb(Ⅲ)]和五价态[Sb(
Ⅴ
)]存在，其中Sb(Ⅲ)的毒性是Sb(
Ⅴ
)的10倍。因此，制定有效的方法对水环境中锑离子，尤其是对Sb(Ⅲ)进行检测和定量分析具有重要意义。
[0004]目前用于锑离子的检测方法主要包括电感耦合等离子体质谱法(ICP
‑
MS)、阳极溶出伏安法、原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)、分光光度法、电化学法、比色法和荧光法等。然而，现有技术中的检测方法大多存在一定的局限性，例如，ICP
‑
MS和原子吸收法需要昂贵的设备，分析成本较高，操作过程费时费力，而分光光度法和电化学法的灵敏度相对较低。因此，亟需探索一种灵敏精确、简单快速、成本低廉的水环境中锑离子的检测方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的问题是如何提供一种检测灵敏度高、简单快速、检测成本低廉的基于液晶的锑离子检测传感器。
[0006]为解决上述问题中的至少一个方面，本专利技术提供一种基于液晶的锑离子检测传感器，包括基底、液晶取向层、网格、向列相液晶、阳离子表面活性剂和核酸适配体；
[0007]所述基底上修饰有所述液晶取向层，所述网格位于修饰有所述液晶取向层的所述基底上，所述向列相液晶、所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体均位于所述网格内，且所述向列相液晶位于所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体的下方，所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体结合后用于形成平行于所述基底排列的组合物，其中，所述核酸适配体用于和锑离子特异性结合。
[0008]优选地，所述核酸适配体包括poly
‑
A，所述核酸适配体的浓度大于或等于500nM。
[0009]优选地，所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵，所述阳离子表面活性剂的浓度大于或等于15μM。
[0010]优选地，所述液晶取向层包括N，N
‑
二甲基
‑
N
‑
十八烷基
‑3‑
氨丙基三甲氧基甲硅烷基氯化物。
[0011]优选地，所述基底包括玻璃基底或石英基底。
[0012]优选地，还包括HEPES缓冲液，所述HEPES缓冲液用于溶解所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体，所述HEPES缓冲液的浓度小于或等于1mM。
[0013]优选地，所述向列相液晶包括4
‑
戊基
‑4’‑
氰基二联苯。
[0014]本专利技术在基底表面修饰液晶取向层，并将网格置于修饰有修饰液晶取向层的基底上，当向列相液晶加入网格中后，在液晶取向层的作用下，向列相液晶能够垂直于基底排列，阳离子表面活性剂带有正电荷，核酸适配体带有负电荷，两者结合后，能够诱导位于向列相液晶与阳离子表面活性剂、核酸适配体结合界面处的向列相液晶相对于基底平行排列，从而使偏振光学图像呈亮态，而当锑离子存在时，核酸适配体会优先与锑离子结合并发生构象变化，从而将阳离子表面活性剂释放出来，此时阳离子表面活性剂会诱导结合界面处的向列相液晶相对于基底垂直排列，从而使偏振光学图像呈暗态，锑离子的浓度越高，被释放出来的阳离子表面活性剂越多，其暗态也更加明显，因此，可以根据偏振光学图像的明暗状态判断锑离子的浓度，由于核酸适配体与锑离子的结合非常敏感，对锑离子浓度检测的灵敏度更高，检测限更低。本专利技术提供的基于液晶的锑离子检测传感器灵敏度高、检测限低、检测效率高、检测方法简单，且成本低廉，在医学、环境、生物分析等领域具有广阔的发展前景。
[0015]另一方面，本专利技术提供一种基于液晶的锑离子检测传感器的制备方法，用于制备如上所述的基于液晶的锑离子检测传感器，包括以下步骤：
[0016]步骤S1、在基底上修饰液晶取向层，得到预处理基底；
[0017]步骤S2、将网格置于所述预处理基底上，然后将向列相液晶滴加至所述网格中，使所述向列相液晶垂直于所述基底排列，形成向列相液晶薄膜；
[0018]步骤S3、将阳离子表面活性剂和核酸适配体混合得到混合溶液，将所述混合溶液加入所述网格中，使所述混合溶液位于所述向列相液晶薄膜的上方，得到基于液晶的锑离子检测传感器。
[0019]优选地，所述步骤S1包括：将所述基底进行清洗后，浸泡于液晶取向层溶液中，取出后进行干燥并加热，使所述液晶取向层固定于所述基底上，得到所述预处理基底。
[0020]本专利技术提供的基于液晶的锑离子检测传感器的制备方法相对于现有技术的有益效果，与基于液晶的锑离子检测传感器相同，在此不再赘述。
[0021]另一方面，本专利技术提供一种锑离子检测平台，包括检测模块、采集上传模块、分析模块和终端模块；
[0022]所述检测模块包括如上所述的基于液晶的锑离子检测传感器、光源、起偏器和检偏器，所述光源位于所述基于液晶的锑离子检测传感器下方，所述起偏器位于所述光源和所述基于液晶的锑离子检测传感器之间，所述检偏器位于所述基于液晶的锑离子检测传感器上方；
[0023]所述检测模块用于检测待测样品并产生偏振光学图像；
[0024]所述采集上传模块用于采集所述偏振光学图像并上传至所述分析模块；
[0025]所述分析模块用于分析所述偏振光学图像，并获取所述待测样品的检测结果；
[0026]所述终端模块用于输入测试条件，还用于显示和记录所述检测结果。
[0027]本专利技术提供的锑离子检测平台相对于现有技术的有益效果，与基于液晶的锑离子检测传感器相同，在此不再赘述。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例中基于液晶的锑离子检测传感器中分子的化学结构示意图以及poly
‑
A核酸适配体与Sb
3+
特异性结合原理示意图，其中，(a)为5CB、CTAB、DMOAP的分子结构示意图，(b)为poly
‑
A核酸适配体的碱基序列以及poly
‑
A核酸适配体与Sb
3+
特异性结合的原理示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例中基于液晶的锑离子检测传感器在初始状态以及结合Sb
3+
后结构变化和偏振光学图像变化示意图，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶的锑离子检测传感器，其特征在于，包括基底、液晶取向层、网格、向列相液晶、阳离子表面活性剂和核酸适配体；所述基底上修饰有所述液晶取向层，所述网格位于修饰有所述液晶取向层的所述基底上，所述向列相液晶、所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体均位于所述网格内，且所述向列相液晶位于所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体的下方，所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体结合后用于形成诱导表面向列相液晶层平行态排列的组合物，其中，所述核酸适配体用于和锑离子特异性结合。2.根据权利要求1所述的基于液晶的锑离子检测传感器，其特征在于，所述核酸适配体包括poly
‑
A，所述核酸适配体的浓度大于或等于500nM。3.根据权利要求1所述的基于液晶的锑离子检测传感器，其特征在于，所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵，所述阳离子表面活性剂的浓度大于或等于15μM。4.根据权利要求1所述的基于液晶的锑离子检测传感器，其特征在于，所述液晶取向层包括N，N
‑
二甲基
‑
N
‑
十八烷基
‑3‑
氨丙基三甲氧基甲硅烷基氯化物。5.根据权利要求1所述的基于液晶的锑离子检测传感器，其特征在于，所述基底包括玻璃基底或石英基底。6.根据权利要求1所述的基于液晶的锑离子检测传感器，其特征在于，还包括HEPES缓冲液，所述HEPES缓冲液用于溶解所述阳离子表面活性剂和所述核酸适配体，所述HEPES缓冲液的浓度小于或等于1mM。7.根据权利要求1所述的基于液晶的锑离子检测传感器，其特征在于，所述向列相液晶包括4

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丹，詹溪云，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：