一種基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器的制備方法及應用技術

本發明專利技術公開了一種基于功能納米材料構建的具備電致化學發光和光電化學雙重信號發達策略的生物免疫傳感器的制備方法，所制備的傳感器操作簡單、攜帶方便、檢測快、成本低，可用于日常生產、生活等領域的對甲基對硫磷的快速、靈敏檢測。

Preparation method and application of methyl parathion immunosensor based on two electrochemical methods

The invention discloses a preparation method of biological immune sensor with electrochemiluminescence and photoelectrochemical dual signal developed strategy construction of functional nanomaterials based on the sensor operation preparation is simple, easy to carry, fast detection and low cost, can be used for daily production, life and other areas of methyl parathion the rapid and sensitive detection.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于檢測甲基對硫磷的免疫傳感器的制備方法及應用，屬于新型納米功能材料與電化學生物傳感分析

技術介紹
甲基對硫磷是一種廣譜性高毒殺蟲劑，具有觸殺、胃毒、熏蒸作用，并能滲透入植物體內。甲基對硫磷對昆蟲作用很快，可用于防治棉花、蘋果、柑桔、梨、桃等果樹害蟲及麥紅蜘蛛等。在土壤中，甲基對硫磷可通過水的淋溶作用而稍向土壤深層遷移。土壤中的甲基對硫磷可以通過植物根部吸收而進入植物體內。人們誤食這類植物或含有其殘留物的植物后，甲基對硫磷能通過消化道、呼吸道及完整的皮膚和粘膜進入人體，會出現惡心、嘔吐、頭痛、瀉肚、全身軟弱無力等中毒初步癥狀，長期食用或過量食用會導致癌變。目前，檢測甲基對硫磷的方法主要有色譜法、質譜法等。此類方法儀器貴重、操作復雜，化驗人員需要專業培訓后才能進行檢測。因此，研發成本低、檢測快、靈敏度高、特異性強的甲基對硫磷傳感器具有重要意義。電化學生物傳感分析技術由于操作簡便、檢測速度快等優勢，日益得到人們的重視。目前，用于檢測甲基對硫磷的電化學生物傳感分析技術按照檢測手段來分主要有電化學傳感器、電致化學發光傳感器和光電化學傳感器三種。其中，電致化學發光傳感器和光電化學傳感器相對于電化學傳感器，具有背景信號噪音少、靈敏度高、檢測成本低等特點，近幾年被越來越多的研究者所關注。電致化學發光也稱為電化學發光，是指通過電化學方法在電極表面產生一些特殊的物質，這些物質之間或與體系中其他組分之間通過電子傳遞形成激發態，由激發態返回到基態產生發光現象。電致化學發光傳感器即通過改變電極表面的修飾材料，與分析物產生電化學發光，在最優條件下，根據分析物濃度與電化學發光強度的相關變化實現對分析物的定性定量分析。光電化學傳感器是基于外加光源激發光電敏感材料導致電子-空穴對進行分離，在合適的偏電位條件下，實現電子在電極、半導體及修飾物和分析物上的快速傳遞，并形成光電流。在最優條件下，分析物濃度的變化會直接影響光電流的大小，可以根據光電流的變化實現對分析物的定性定量分析。但是，由于電致化學發光傳感器需要外置光信號捕捉設備如光電二極管等，而光電化學傳感器需要外設光源來激發光電敏感材料，這在一定程度上影響了二者操作的便捷性，限制了他們在實際生產、生活中更為廣泛的應用。因此，設計、制備更為簡便、快捷的檢測甲基對硫磷的電化學生物傳感分析技術具有十分重要的實用價值。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種操作簡單、攜帶方便、檢測快、成本低的甲基對硫磷傳感器的制備方法，所制備的傳感器，可用于日常生產、生活等領域的對甲基對硫磷的快速、靈敏檢測。基于此目的，本專利技術在同一電解池中，采用四電極系統，即兩個工作電極、一個對電極和一個參比電極，其中工作電極1采用鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd-MoS2和電聚合的魯米諾進行修飾，作為電致化學發光工作電極W1，也作為自發光光源，工作電極2采用二氧化鈦納米粒子溶膠TiO2NPs和甲基對硫磷抗體進行修飾，作為光電化學工作電極W2。進行檢測時，在電解池中加入固定濃度過氧化氫后，在W1上施加階躍電壓，由于Cd-MoS2的催化、增強和穩定發光的作用，魯米諾與過氧化氫反應，產生電致化學發光，這便相當于“開燈”，當階躍電壓為0時，電致化學發光消失，這便相當于“關燈”，與此同時在W2上一直施加恒定電壓，由于TiO2NPs會因為電致化學發光產生的發光激發導致電子-空穴對進行分離，標記在甲基對硫磷二抗上的辣根過氧化物酶HRP催化過氧化氫產生氧氣，使過氧化氫成為空穴“給體”，從而在W2上得到光電流，當電致化學發光消失，即“關燈”時，光電流隨即消失。由于在固定過氧化氫濃度的前提下，光電流大小與HRP濃度正相關，當被測物中甲基對硫磷濃度越大，當與一抗免疫結合到W2上時，再免疫結合標記有HRP的甲基對硫磷二抗的濃度就會越大，產生的光電流也就越大，因此通過記錄光電流的大小即可實現對甲基對硫磷的檢測。基于以上專利技術原理，本專利技術采用的技術方案如下：1.一種基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器的制備方法，其特征在于，制備步驟為：（1）電致化學發光工作電極W1的制備：1）以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd-MoS2溶液，覆蓋面積為1cm×1cm，室溫下晾干；2）將1）得到的工作電極，浸入電解液中，浸入面積為Cd-MoS2所覆蓋的面積，利用三電極系統對工作電極進行電化學沉積，沉積后取出工作電極，使用超純水清洗，4℃下避光干燥，制得電致化學發光工作電極W1；所述的鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd-MoS2溶液為Cd-MoS2的水溶液，所述的Cd-MoS2為摻雜有鎘離子的二硫化鉬二維納米材料，所述的二維納米材料為紙片狀，厚度約為10~20nm，所述的Cd-MoS2的制備方法為：將0.005~0.01g氯化鎘CdCl2、2~6mL的0.1mol/L抗壞血酸溶液、0.5~1.5mL的鉬酸鈉Na2MoO4溶液和0.01~0.03g硫化鈉Na2S，混合并攪拌15分鐘后，放入反應釜中，在150~220℃下，反應12~16小時；冷卻至室溫后，使用去離子水離心洗滌，在40℃下進行真空干燥，即制得鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd-MoS2，將其溶于去離子水制得Cd-MoS2溶液；所述的電解液為含有魯米諾的硫酸溶液，所述的電解液中魯米諾的濃度為1~10mmol/L，硫酸濃度為0.1~1.0mol/L；所述的三電極系統，包括工作電極、參比電極和對電極，所述的參比電極為飽和甘汞電極，所述的對電極為鉑絲電極；所述的電化學沉積過程，采用的電化學方法為循環伏安法，起始電壓為-0.2V，終止電壓為1.5V，掃速為100mv/s，循環20~30圈；（2）光電化學工作電極W2的制備：1）以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂8~12μL二氧化鈦納米粒子溶膠TiO2NPs，室溫下晾干；2）將1）中得到的工作電極放入馬弗爐中，在450℃下進行退火處理，處理后冷卻至室溫；3）將2）中得到的工作電極表面滴涂8~12μL甲基對硫磷抗體溶液，4℃下干燥，干燥后用超純水清洗，4℃下干燥，制得光電化學工作電極W2；所述的TiO2NPs為1mg/mL的二氧化鈦納米粒子水溶液；所述的甲基對硫磷抗體溶液的濃度為300μg/mL；（3）基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器的制備方法：1）將W1和W2面面相對插入電解池中，W1與W2間距為0.5cm~1.5cm；2）以Ag/AgCl為參比電極RE、鉑絲電極為對電極CE，插入電解池中，與W1和W2共同組成四電極系統；3）在電解池中加入10mLpH值為11~13的NaOH溶液和0.2mL濃度為1mmol/L的過氧化氫溶液；4）將1）~3）所制得四電極系統以及電解池置于暗盒中，即制得基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器。2.根據技術方案1所述的制備方法所制備的甲基對硫磷免疫傳感器應用于甲基對硫磷的檢測，其本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器的制備方法，其特征在于，制備步驟為：（1）電致化學發光工作電極W1的制備：1）以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd?MoS2溶液，覆蓋面積為1?cm?×?1?cm，室溫下晾干；2）將1）得到的工作電極，浸入電解液中，浸入面積為Cd?MoS2所覆蓋的面積，利用三電極系統對工作電極進行電化學沉積，沉積后取出工作電極，使用超純水清洗，4?℃下避光干燥，制得電致化學發光工作電極W1；所述的鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd?MoS2溶液為Cd?MoS2的水溶液，所述的Cd?MoS2為摻雜有鎘離子的二硫化鉬二維納米材料，所述的二維納米材料為紙片狀，厚度約為10~20?nm；所述的電解液為含有魯米諾的硫酸溶液，所述的電解液中魯米諾的濃度為1~10mmol/L，硫酸濃度為0.1~1.0?mol/L；所述的三電極系統，包括工作電極、參比電極和對電極，所述的參比電極為飽和甘汞電極，所述的對電極為鉑絲電極；所述的電化學沉積過程，采用的電化學方法為循環伏安法，起始電壓為?0.2?V，終止電壓為1.5?V，掃速為100?mv/s，循環20~30圈；（2）光電化學工作電極W2的制備：1）以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂8~12?μL?二氧化鈦納米粒子溶膠TiO2?NPs，室溫下晾干；2）將1）中得到的工作電極放入馬弗爐中，在450?℃下進行退火處理，處理后冷卻至室溫；3）將2）中得到的工作電極表面滴涂8~12?μL甲基對硫磷抗體溶液，4?℃下干燥，干燥后用超純水清洗，4?℃下干燥，制得光電化學工作電極W2；所述的TiO2?NPs為1?mg/mL?的二氧化鈦納米粒子水溶液；所述的甲基對硫磷抗體溶液的濃度為300?μg/mL；（3）基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器的制備方法：1）將W1和W2面面相對插入電解池中，W1與W2間距為0.5?cm~1.5?cm；2）以Ag/AgCl為參比電極RE、鉑絲電極為對電極CE，插入電解池中，與W1和W2共同組成四電極系統；3）在電解池中加入10?mL?pH值為11~13的NaOH溶液和0.2?mL?濃度為1?mmol/L的過氧化氫溶液；4）將1）~3）所制得四電極系統以及電解池置于暗盒中，即制得基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器。...

【技術特征摘要】
1.一種基于兩種電化學方法聯用的甲基對硫磷免疫傳感器的制備方法，其特征在于，制備步驟為：
（1）電致化學發光工作電極W1的制備：
1）以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd-MoS2溶液，覆蓋面積為1cm×1cm，室溫下晾干；
2）將1）得到的工作電極，浸入電解液中，浸入面積為Cd-MoS2所覆蓋的面積，利用三電極系統對工作電極進行電化學沉積，沉積后取出工作電極，使用超純水清洗，4℃下避光干燥，制得電致化學發光工作電極W1；
所述的鎘摻雜的二硫化鉬二維納米材料Cd-MoS2溶液為Cd-MoS2的水溶液，所述的Cd-MoS2為摻雜有鎘離子的二硫化鉬二維納米材料，所述的二維納米材料為紙片狀，厚度約為10~20nm；
所述的電解液為含有魯米諾的硫酸溶液，所述的電解液中魯米諾的濃度為1~10mmol/L，硫酸濃度為0.1~1.0mol/L；
所述的三電極系統，包括工作電極、參比電極和對電極，所述的參比電極為飽和甘汞電極，所述的對電極為鉑絲電極；
所述的電化學沉積過程，采用的電化學方法為循環伏安法，起始電壓為-0.2V，終止電壓為1.5V，掃速為100mv/s，循環20~30圈；
（2）光電化學工作電極W2的制備：
1）以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂8~12μL二氧化鈦納米粒子溶膠TiO2NPs，室溫下晾干；
2）將1）中得到的工作電極放入馬弗爐中，在450℃下進行退火處理，處理后冷卻至室溫；
3）將2）中得到的工作電極表面滴涂8~12μL甲基對硫磷抗體溶液，4℃下干燥，干燥后用超純水清洗，4℃下干燥，制得光電化學...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張勇，鄧保軍，龐雪輝，任祥，魏琴，
申請(專利權)人：濟南大學，
類型：發明
國別省市：山東;37