一种基于三维分级多孔碳材料增敏效应的克百威适配体电化学传感器及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维分级多孔碳材料增敏效应的克百威适配体电化学传感器及其应用方法，该克百威适配体电化学传感器的制备方法包括：(1)三维分级多孔碳材料的制备；(2)AuNPs@HPC的制备；(3)AuNPs@HPC/Chit分散液的制备；(4)Tris

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维分级多孔碳材料增敏效应的克百威适配体电化学传感器及其应用方法


[0001]本专利技术涉及电化学分析检测
，特别涉及一种基于三维分级多孔碳材料增敏效应的克百威适配体电化学传感器及其应用方法。

技术介绍

[0002]克百威(Carbofuran，2,3
‑
二氢
‑
2,2
‑
二甲基
‑7‑
苯并呋喃基
‑
n
‑
甲基氨基甲酸酯；简称：CBF)，分子式为C
12
H
15
NO3，是毒性最大的N
‑
甲基氨基甲酸酯农药之一，广泛用于防治各种粮食、蔬菜、水果和经济作物的病虫害。它在酸性土壤中难以降解，污染土壤和水，特别是在蔬菜和粮食作物中大量使用，形成农药残留，直接威胁公众健康和环境。它的毒性包括抑制胆碱酯酶，强烈的吸入性惊厥和神经肌肉障碍。鉴于其适用性广、毒性高，许多国家都对农产品中CBF的残留制定了严格的规定。我国也对其在农产品中的含量做出了严格规定，如CBF在糙米、甜菜、根茎类调味料、棉籽、葵花籽中的最大残留量为0.1mg/kg，麦类、早粮类、杂粮类、油菜籽、哺乳动物类中的最大残留量为0.05
–
0.1mg/kg，蔬菜、水果、甘蔗、药用植物食用菌和茶叶中的最大残留量为0.02mg/kg等，因此对CBF的监管需要有灵敏、准确的分析技术作为支撑。
[0003]目前检测CBF的方法和技术有多种，传统的方法如气相色谱法、高效液相色谱法、色谱质谱联用技术等，虽然这些具有高选择性和精确度，但仍存在样品前处理复杂、成本高、仪器设备昂贵、需专门人员操作、检测时间长、不适合现场检测等缺点，因此不适用于农产品的快速检测需求。适配体是由体外SELEX(配体指数富集系统进化)筛选的人工单链DNA或RNA序列，可与广泛的靶点结合，具有极高的特异性和稳定性。近年来，基于适配体的传感器在农药残留检测中引起了广泛关注并取得良好的分析效果。
[0004]适配体传感器的构建的关键步骤是适配体在电极表面的固定，因为其对适配体传感器的稳定性、灵敏度和选择性等主要性能产生直接影响，三维分级多孔碳材料(HPC)具有比表面积大、同时存在大孔/介孔/微孔、孔道网络结构发达、导电性好、化学/热稳定性好等优点，是一种理想的适配体传感器构建材料，目前仍鲜见有以HPC作为电化学界面支撑材料的适配体电化学传感器报道。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述技术问题，专利技术一种基于三维分级多孔碳材料增敏效应的克百威适配体电化学传感器及其应用方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种基于三维分级多孔碳材料增敏效应的克百威适配体电化学传感器，制备方法包括以下步骤：
[0009](1)三维分级多孔碳材料的制备：将海藻酸钠在氮气氛围下高温碳化得到碳材料，随后，在磁力搅拌下将碳材料浸入HCl溶液来去除无机杂质，再用去离子水洗涤至中性，过滤收集黑色固体，干燥后即得三维分级多孔碳材料，将三维分级多孔碳材料记为HPC；
[0010](2)AuNPs/HPC的制备：将氯金酸溶于去离子水中得到溶液A，将聚乙烯邻苯二酮加入HPC水悬液中，超声处理后得到溶液B；将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌混匀后得到Au
3+
/HPC混合液；再加入抗坏血酸溶液，室温反应0.5
‑
2h，反应结束后，过滤、清洗产物，烘干后得到AuNPs@HPC纳米材料；
[0011](3)AuNPs@HPC/Chit分散液的制备：将壳聚糖用醋酸溶液溶解，制得壳聚糖溶液，将步骤(2)制备得AuNPs@HPC纳米材料均匀分散于壳聚糖溶液中，得到AuNPs@HPC/Chit分散液；
[0012](4)Tris
‑
HC缓冲液的配制：取1.21g三(羟甲基)氨基甲烷溶于800mL水，再用HCl调pH至8.5，定容至1000mL，得到浓度为10mMol/L的Tris
‑
HC缓冲液；
[0013](5)1mMol/L 6
‑
巯基
‑1‑
己醇的制备：取1.0g/mL的6
‑
巯基
‑1‑
己醇，先用乙醇溶解，再用Tris
‑
HCl缓冲液定容到浓度为1mMol/L；
[0014](6)5.0mMol/L[Fe(CN)6]3‑
/4
‑
/0.1Mol/LKCl溶液的配置：称取0.07455gKCl，铁氰化钾0.01646g，亚铁氰化钾0.01842g用去离子水溶解，再定容到10mL，得到5.0mMol/L[Fe(CN)6]3‑
/4
‑
/0.1Mol/LKCl溶液；
[0015](7)克百威核酸适配体溶液的制备：
[0016]克百威核酸适配体序列号为：5
′‑
CACCTGGGGGAGTATTGCGGAGGAAAGAGAACACTGGGGCAGATATGGGCCAGCA GGTC
‑
(CH2)6‑
SH
‑3′
；将克百威核酸适配体粉剂用Tris
‑
HCl缓冲液配制成浓度为5.0μmol/L的克百威核酸适配体溶液；
[0017](8)克百威适配体电化学传感器的制备：将玻碳电极(GCE)抛光、清洗、干燥，将步骤(3)制备的AuNPs@HPC/Chit分散液取5μL滴到玻碳电极上，得到修饰电极，记为AuNPs@HPC/Chit/GCE，随后在AuNPs@HPC/Chit/GCE表面加入6μL的5.0μmol/L的克百威核酸适配体溶液，在20
‑
40℃下孵育60
‑
100min，然后用Tris
‑
HCl缓冲液冲洗修饰电极表面，得到用核酸适配体修饰的电极，标记为Apt/AuNPs@HPC/Chit/GCE，将Apt/AuNPs@HPC/Chit/GCE浸入入1mMol/L 6
‑
巯基
‑1‑
己醇中室温保存1h，然后用Tris
‑
HCl缓冲液洗涤，得到克百威适配体电化学传感器，标记为MCH/Apt/AuNPs@HPC/Chit/GCE。
[0018]优选地，在步骤(1)中将海藻酸钠在氮气氛围下高温碳化得到碳材料得发方法为：将5g海藻酸钠置于石英舟中放入管式炉，在通入氮气1h后，以3℃/min的升温速度升到目标温度900℃，然后在设定温度下保持1h，自然降温后即可获得碳材料；在步骤(1)中，HCl溶液得浓度为3mol/L，干燥方法为在100℃干燥12h。
[0019]优选地，在步骤(2)中：将0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维分级多孔碳材料增敏效应的克百威适配体电化学传感器，其特征在于，所述克百威适配体电化学传感器的制备方法包括以下步骤：(1)三维分级多孔碳材料的制备：将海藻酸钠在氮气氛围下高温碳化得到碳材料，随后，在磁力搅拌下将碳材料浸入HCl溶液来去除无机杂质，再用去离子水洗涤至中性，过滤收集黑色固体，干燥后即得三维分级多孔碳材料，将三维分级多孔碳材料记为HPC；(2)AuNPs@HPC的制备：将氯金酸溶于去离子水中得到溶液A，将聚乙烯邻苯二酮加入HPC水悬液中，超声处理后得到溶液B；将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌混匀后得到Au
3+
/HPC混合液；再加入抗坏血酸溶液，室温反应0.5
‑
2h，反应结束后，过滤、清洗产物，烘干后得到AuNPs@HPC纳米材料；(3)AuNPs@HPC/Chit分散液的制备：将壳聚糖用醋酸溶液溶解，制得壳聚糖溶液，将步骤(2)制备得AuNPs/HPC纳米材料均匀分散于壳聚糖溶液中，得到AuNPs@HPC/Chit分散液；(4)Tris
‑
HC缓冲液的配制：取1.21g三(羟甲基)氨基甲烷溶于800mL水，再用HCl调pH至8.5，定容至1000mL，得到浓度为10mMol/L的Tris
‑
HC缓冲液；(5)1mMol/L 6
‑
巯基
‑1‑
己醇的制备：取1.0g/mL的6
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巯基
‑1‑
己醇，先用乙醇溶解，再用Tris
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HCl缓冲液定容到浓度为1mMol/L；(6)5.0mMol/L[Fe(CN)6]3‑
/4
‑
/0.1Mol/LKCl溶液的配置：称取0.07455gKCl，铁氰化钾0.01646g，亚铁氰化钾0.01842g用去离子水溶解，再定容到10mL，得到5.0mMol/L[Fe(CN)6]3‑
/4
‑
/0.1Mol/LKCl溶液；(7)克百威核酸适配体溶液的制备：克百威核酸适配体序列号为：5
′‑
CACCTGGGGGAGTATTGCGGAGGAAAGAGAACACTGGGGCAGATATGGGCCAGCA GGTC
‑
(CH2)6‑
SH
‑3′
；将克百威核酸适配体粉剂用Tris
‑
HCl缓冲液配制成浓度为5.0μmol/L的克百威核酸适配体溶液；(8)克百威适配体电化学传感器的制备：将玻碳电极抛光、清洗、干燥，将步骤(3)制备的AuNPs@HPC/Chit分散液取5μL滴到玻碳电极上，得到修饰电极，记为AuNPs@HPC/Chit/GCE，随后在AuNPs@HPC/Chit/GCE表面加入6μL的5.0μmol/L的克百威核酸适配体溶液，在20
‑
40℃下孵育60
‑
100min，然后用Tris
‑
HCl缓冲液冲洗修饰电极表面，得到用核酸适配体修饰的电极，标记为Apt/AuNPs@HPC/Chit/GCE，将Apt/AuNPs@HPC/Chit/GCE浸入入1mMol/L 6
‑
巯基
‑1‑
己醇中室温保存1h，然后用Tris
‑
HCl缓冲液洗涤，得到克百威适配体电化学传感器，标记为MCH/Apt/AuNPs@HPC/Chit/GCE。2.按照权利要求1所述的克百威适配体电化学传感器，其特征在于：在步骤(1)中将海藻酸钠在氮气氛围下高温碳化得到碳材料得发方法为：将5g海藻酸钠置于石英舟中放入管式炉，在通入氮气1h后，以3℃/min的升温速度升到目标温度900℃，然后在设定温度下保持1h，自然降温后即可获得碳材料；在步骤(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：牙禹，罗丽红，蒋翠文，梁忠丹，劳水兵，
申请(专利权)人：广西壮族自治区农业科学院，
类型：发明
国别省市：