[發明專利]一種用于檢測銀的生物傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410405908.0
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104165915A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 湯琳;謝霞;周耀渝;曾光明;董浩然;章毅;陳俊;王敬敬;湯晶
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/26
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及生物傳感器技術領域，尤其涉及一種用于檢測銀的生物傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

水和土地是最寶貴的自然資源，是我們人類賴以生存和社會經濟、農業生產的根本。但是，自20世紀80年代以來，隨著我國城市化進程的加速，工農業的飛速發展，大量環境污染物排入環境中，造成了水土環境質量的嚴重下降，從而影響了生態系統的平衡。在排入環境系統中的大量污染物中，重金屬是不可忽視的重要來源。據統計，2009年以來，我國已經陸續發生了30多起特大重金屬污染事件。2011年，國務院通過了《重金屬綜合防治“十二五”規劃》，這是我國首次針對重金屬污染綜合防治的五年規劃，這表明重金屬污染已成為不可忽視的公共安全問題。重金屬是指比重(即相對密度)超過5g/cm²的金屬元素或化合物，主要指汞、鎘、鉛、鉻、鋅、鎳、銅及類金屬砷等。盡管有些重金屬元素是生命活動所必需的微量元素，但大部分重金屬元素在人體內超過一定濃度時就會引起中毒。重金屬與其他污染物相比，它們無法被微生物降解成無害物質，且一旦進入水體或土壤，可以通過生物富集，累積在生物體內，一方面影響自然生態系統的平衡和正常發展，例如水體中的Zn、Mn、Cu能抑制月形藻的生長，當它們在魚體內積累時會影響魚的性別和生長。另一方面，重金屬也可以通過食物鏈和生物累積放大，進入人體內，引起各種急性或慢性中毒，嚴重危害人體健康，例如水中過量的Pb能夠抑制人體胚胎神經的正常發育，導致骨萎縮和癡呆。

Ag作為一種生產工業中不可或缺的重金屬，已經被廣泛應用于攝影、電池以及半導體行業，此外，微量的Ag具有很好的殺菌作用，常被用來殺菌消毒，但是如果大量攝入Ag，會導致人體皮膚顏色發生不可逆的變化，嚴重的時候，還會引發血小板減少，支氣管疾病，影響人體的協調性和視力等。目前，已有文獻指出銀離子(Ag⁺)能夠使含巰基的酶失活，并結合多種代謝產物上的氨基、咪唑基和羧基，有越來越多的信息指出Ag+有著潛在的毒性，它能夠和很多潛在的營養物質，特別是硒(Se)、銅(Cu)、維生素E和維生素B12相互作用，從而影響人體健康。

近些年來，關于Ag⁺的檢測方法有很多，如電熱原子吸收分光光度法(ETAAS)、電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)、電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)、伏安法、電位測定法和熒光法等等，盡管這些方法具有高靈敏性和選擇性，但是這些方法樣品處理復雜，儀器昂貴或者耗時長，需要專門的操作技術人員，檢測成本高，經濟效益相對較低。

現今，電化學及生物學檢測技術日益發展成熟，這為環境樣品中重金屬離子的快速檢測提供了各種可行的技術手段，如電化學分析法-陽極溶出伏安法(ASV)和重金屬離子的生物學檢測方法(即檢測各種重金屬離子的生物傳感器)等，其中重金屬離子生物學檢測方法包括免疫檢測技術和DNA檢測技術。運用生物傳感器來檢測環境中的重金屬、病原微生物、有毒有機物時，生物傳感器具有特異性強、檢測靈敏度高、檢測效率高、成本低廉的特點，因此成為了環境保護工作中的一個研究熱點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種使用壽命長、抗干擾能力強、檢測精度和效率高的用于檢測銀的生物傳感器，此外相應提供一種方法簡單、成本低廉、制作快速的生物傳感器的制備方法，在此基礎上，還提供一種前述生物傳感器的應用，該應用能夠以低成本、簡化操作、快速響應、高檢測精度及較強抗干擾性等特點實現對銀離子的高效檢測。

為解決上述技術問題，提供了一種用于檢測銀的生物傳感器，包括一在三電極系統中用作工作電極的玻碳電極，前述玻碳電極的反應端表面修飾有金納米團簇，前述金納米團簇表面修飾有有序介孔碳，前述有序介孔碳表面修飾有納米金層，前述納米金層表面自組裝有6-巰基乙醇修飾的可通過C-Ag-C錯配形成雙鏈的C1探針。

進一步的，前述C1探針為具有SEQ?ID?NO.1前述的核苷酸序列。

前述的生物傳感器中，C1探針可以與任一與之通過C-Ag-C錯配形成雙鏈的探針連接，從而達到檢測環境中銀離子的目的，本申請中優選的探針為C2探針，C2探針可以與C1探針通過C-Ag-C錯配形成雙鏈。進一步的，C2探針為具有SEQ?ID?NO.2前述的核苷酸序列。

進一步的，生物傳感器還包括連接前述C1探針3’端和C2探針5’端的C3探針。進一步的，C3探針為具有SEQ?ID?NO.3前述的核苷酸序列。

作為本發明的同一技術構思，本發明還提供了上述的生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：