[發明專利]一種基于二維納米復合材料的光電化學黃曲霉毒素生物傳感器的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201610101733.3
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105717180B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 張勇;杜斌;馬洪敏;吳丹;范大偉
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N33/543
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業)37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明涉及一種光電化學黃曲霉毒素生物傳感器的制備方法。屬于新型納米功能材料與生物傳感器技術領域。

背景技術

黃曲霉毒素是一類化學結構類似的化合物，均為二氫呋喃香豆素的衍生物。黃曲霉毒素存在于土壤、動植物、各種堅果中，特別是容易污染花生、玉米、稻米、大豆、小麥等糧油產品，是霉菌毒素中毒性最大、對人類健康危害極為突出的一類霉菌毒素。黃曲霉毒素主要有黃曲霉毒素M1、黃曲霉毒素B1、黃曲霉毒素B2、黃曲霉毒素G1、黃曲霉毒素G2等幾種。黃曲霉毒素被世界衛生組織劃定為1類致癌物，毒性比砒霜大68倍，僅次于肉毒霉素，是目前已知霉菌中毒性最強的。黃曲霉毒素的危害性在于對人及動物肝臟組織有破壞作用，嚴重時可導致肝癌甚至死亡，家庭自制發酵食品也能檢出黃曲霉毒素，尤其是高溫高濕地區的糧油及制品種檢出率更高。

目前，檢測黃曲霉毒素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、特異性強的黃曲霉毒素傳感器具有重要意義。

光電化學傳感器由于靈敏度高、檢測成本低等特點，近幾年被越來越多的研究者所關注。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，再利用生物免疫結合，就可以根據光電流的變化實現對分析物的定性定量分析。

光電化學傳感器最關鍵技術就是對光電流的大小及穩定性等性能的提高。二氧化鈦是應用最為廣泛的一種光催化劑和光生電子基質材料，由于片狀二氧化鈦納米材料能夠暴露更多的高指數晶面，具有更高的光催化活性，二氧化鈦納米片具有比納米粒子更好地應用前景，對于二氧化鈦納米片的研究也備受關注。而單一的二氧化鈦納米材料的光生電子-空穴對易復合，從而導致光電信號的減弱，并且二氧化鈦導電性差也限制了由單一二氧化鈦納米材料構建的光電化學傳感器的靈敏度普遍不高，不利于實際應用。但是，在半導體納米材料上修飾或復合特殊的納米材料，可以有效提高光生載流子對的有效濃度，提高光電轉換效率，并大大提高檢測靈敏度。因此，設計、制備高效、穩定的二氧化鈦納米片及其修飾物是制備光電化學傳感器的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備簡單、靈敏度高、檢測快速、特異性強的光電化學黃曲霉毒素生物傳感器的制備方法，所制備的傳感器，可用于黃曲霉毒素的快速、靈敏檢測。基于此目的，本發明首先制備了一種新型二維納米復合材料，即錳摻雜二氧化鈦納米片原位復合氮化碳二維納米復合材料Mn-TiO₂/g-C₃N₄，利用該材料的良好的生物相容性和大的比表面積，負載上黃曲霉毒素抗體，然后通過戊二醛的交聯作用固定堿性磷酸酶，在進行檢測時，由于堿性磷酸酶可以催化L-抗壞血酸-2-磷酸三鈉鹽AAP原位產生L-抗壞血酸AA，并進而為光電檢測提供電子供體，再利用抗體與抗原的特異性定量結合對電子傳輸能力的影響，使得光電流強度相應降低，最終實現了采用無標記的光電化學方法檢測黃曲霉毒素的生物傳感器的構建。

本發明采用的技術方案如下：

1. 一種基于二維納米復合材料的光電化學黃曲霉毒素生物傳感器的制備方法，所述的二維納米復合材料為錳摻雜二氧化鈦納米片原位復合氮化碳二維納米復合材料Mn-TiO₂/g-C₃N₄，所述的光電化學黃曲霉毒素生物傳感器由工作電極、Mn-TiO₂/g-C₃N₄、黃曲霉毒素抗體、牛血清白蛋白、戊二醛、堿性磷酸酶組成；

其特征在于，所述的制備方法包括以下制備步驟：

a. Mn-TiO₂/g-C₃N₄的制備；

b. 光電化學黃曲霉毒素生物傳感器的制備；

其中，步驟a制備Mn-TiO₂/g-C₃N₄的具體步驟為：