[發明專利]基于自清潔電極界面的可再生適配體傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201910761292.3
• 申請日: 2019-08-17
• 公開（公告）號: CN110514711B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 郭業民;符家韻;史孝杰;孫霞
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

基于自清潔電極界面的可再生適配體傳感器的制備方法，屬于材料科學與生物傳感器相結合的技術領域。本發明利用聚二甲基硅氧烷修飾絲網印刷碳電極得到自清潔電極界面，實現傳感器的可再生；用沉淀法制備的氧化石墨烯?四氧化三鐵磁性納米材料結合適配體作為磁捕劑，通過磁捕劑完成目標物的捕獲與富集；最后在磁場作用將磁捕劑?目標物復合物固定在自清潔電極界面，根據電極表面有無目標物存在時的電流信號差值定性評估目標物濃度。本發明制備的可再生適配體傳感器可重復使用2次，有好的抗干擾性和穩定性，在節約成本、減小誤差等方面具有重要的現實意義，同時為農產品安全快速檢測裝置的開發奠定基礎。

技術領域

基于自清潔電極界面的可再生適配體傳感器的制備方法，屬于材料科學與生物傳感器相結合的技術領域。

背景技術

盡管，農業生產中使用有機磷農藥有助于最大限度地減少農作物的損失，但施用在作物上的農藥部分粘附在植株表面或經過植株的生理作用將其運轉到農作物的根、莖、果實表面。這些殘留農藥通過食物鏈進入人體，對人體健康造成巨大危害，包括致突變性、致癌性、和對生殖以及下一代的影響等。另外，嚴重的食品安全問題還會阻礙農產品和食品的進出口貿易，有損國家食品產業的國際信譽。因此，建立快速、經濟、準確的有機磷農藥殘留檢測方法對于提高農產品質量、有效控制食物農藥殘留引起的中毒事件的發生具有重要的現實意義。

電化學適配體傳感技術由于具有高靈敏度、易操作和可實現微型化的特點，得到了廣泛的關注和應用。為改善傳感器的電化學性能，常采用特定的材料，特別是納米材料，對工作電極表面進行改性，并作為固定適配體的基體。但是，由于納米材料的固定以及適配體與目標物的特異性結合作用，電極表面往往形成一種新的界面，電極鈍化，不能用于下一次的使用。我們必須進行冗長的處理使其再生，甚至重建傳感層來構建新的傳感器，成本高且耗時費力。盡管一次性絲網印刷電極的使用，使這一問題大大改善，但還遠遠沒有解決。因此構建可重復利用的電極界面對可再生電化學適配體傳感器的制備有重要意義。

聚二甲基硅氧烷是一種廣泛應用的疏水性有機高分子材料。氧化石墨烯負載四氧化三鐵納米復合材料生物相容性好、導電性好，并有磁性富集作用。我們嘗試用PDMS制作一個自清潔的工作電極，在這個電極上可以消除分子特異性吸附對電極界面的影響，實現電極的再次使用。

發明內容

本發明的目的在于制備一種基于自清潔電極界面的可再生適配體傳感器，通過傳感器的可再生性節約成本，減小誤差，并用于有機磷農藥的定性檢測。

本發明的技術方案為：在磁場力的作用下，氧化石墨烯-四氧化三鐵結合適配體組成的磁捕劑及捕獲目標物后的磁捕劑被吸附在自清潔絲網印刷碳電極表面，通過加入目標物前后的電流差評估目標物濃度。具體內容包括：

氧化石墨烯-四氧化三鐵磁性納米材料的制備：將FeSO₄?7H₂O、NaBH₄和氧化石墨烯溶液混勻，然后經過攪拌、超聲處理等處理，再分別用水和乙醇磁洗；最后在烘箱內烘干，得到目標磁性納米材料。

自清潔電極界面的構建：用硫酸對絲網印刷碳電極進行預處理后，將丙酮稀釋的聚二甲基硅氧烷滴涂在電極工作區域，制備具有超疏水能力的電極界面，實現自清潔目的。

磁捕劑的制備：將石墨烯-四氧化三鐵磁性納米材料固體放在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）溶液中孵育一定時間，然后用Tris-鹽酸緩沖液（Tris-HCl）離心清洗三次，接著加入適配體溶液混勻，在孵育一定時間后再次離心清洗除去未結合的適配體，最后加入Tris-HCl形成磁捕劑溶液。

目標物電化學檢測：將磁捕劑與目標物混合反應，得到磁捕劑-目標物復合物；用電化學技術分別檢測磁捕劑和磁捕劑-目標物的電化學信號；根據其電信號差定性評估目標物濃度。