[發明專利]一種基于電化學發光激發的溴氰菊酯光電化學傳感器的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201610148507.0
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105758916B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 張勇;鄧保軍;吳丹;魏琴;杜斌
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 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

本發明涉及一種用于檢測溴氰菊酯的傳感器的制備方法，該傳感器集成了電化學發光和光電化學雙重功能。屬于新型納米功能材料與電化學生物傳感分析技術領域。

背景技術

溴氰菊酯是菊酯類殺蟲劑中毒力最高的一種，對害蟲的毒效可達DDT的100倍、對硫磷的40倍，具有觸殺和胃毒作用，觸殺作用迅速，擊倒力強，沒有熏蒸和內吸作用，在高濃度下對一些害蟲有驅避作用，持效期可達7～12天。溴氰菊酯屬于中毒毒類。皮膚接觸可引起刺激癥狀，出現紅色丘疹；急性中毒時，輕者有頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、食欲不振、乏力；重者還可出現肌束震顫和抽搐。

目前，檢測溴氰菊酯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、特異性強的溴氰菊酯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，用于檢測溴氰菊酯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、電化學發光傳感器和光電化學傳感器三種。其中，電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。

電化學發光也稱為電致化學發光，是指通過電化學方法在電極表面產生一些特殊的物質，這些物質之間或者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、快捷的檢測溴氰菊酯的電化學生物傳感分析技術具有十分重要的實用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作簡單、攜帶方便、檢測快、成本低的溴氰菊酯傳感器的制備方法，所制備的傳感器，可用于日常生產、生活等領域的對溴氰菊酯的快速、靈敏檢測。基于此目的，本發明在同一電解池中，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ITO導電玻璃，在上面先修飾磷酸鎳銨微納材料NH₄NiPO₄和金納米棒溶膠Au NRs作為基底，然后在其上電聚合魯米諾，該電極作為電化學發光工作電極W1，工作電極2采用二氧化鈦納米片溶膠TiO₂ NSs和溴氰菊酯抗體共同進行修飾，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NH₄NiPO₄穩定發光和增大Au NRs負載的作用以及NH₄NiPO₄和Au NRs的協同催化作用，魯米諾與過氧化氫反應，產生電化學發光，這便相當于“開燈”，當階躍電壓為0時，電化學發光消失，這便相當于“關燈”，與此同時在W2上一直施加恒定電壓，由于TiO₂NSs會因為電化學發光產生的發光激發導致電子-空穴對進行分離，標記在溴氰菊酯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，當被測物中溴氰菊酯濃度越大，當與一抗免疫結合到W2上時，再免疫結合標記有HRP的溴氰菊酯二抗的濃度就會越大，產生的光電流也就越大，產生的光電流的大小與溴氰菊酯濃度正相關，因此通過記錄光電流的大小即可實現對溴氰菊酯的檢測。

基于以上發明原理，本發明采用的具體技術方案如下：

1. 一種基于電化學發光激發的溴氰菊酯光電化學傳感器的制備方法，其特點在于，制備步驟為：

（1）電化學發光工作電極W1的制備方法，所述的W1是由在NH₄NiPO₄和Au NRs共同修飾的ITO導電玻璃上電聚合魯米諾后制備得到的，其特點是，具體的制備步驟為：