[發(fā)明專利]一種檢測(cè)·OH的玻璃納米孔傳感器及其制備和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010117712.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN111272851B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文婷;朱安偉;施國(guó)躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/36
• 分類號(hào): G01N27/36;G01N27/327
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務(wù)所 31319
• 代理人: 陳艷娟

本發(fā)明屬于玻璃納米孔的傳感檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種檢測(cè)·OH的玻璃納米孔傳感器及其制備和基于離子整流原理的電化學(xué)分析方法。本發(fā)明所述納米孔傳感器的方法包括：首先利用拉制儀拉制出玻璃錐形納米孔，然后在納米孔內(nèi)壁均勻鍍上一層金膜，最后通過Au?S鍵的強(qiáng)相互作用和酰胺反應(yīng)，依次在金膜上修飾半胱胺分子和原卟啉分子，最終得到功能化的玻璃納米孔傳感器。本發(fā)明還提供了一種由所述玻璃納米孔傳感器檢測(cè)·OH的方法。本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)單，無需昂貴的試劑和大型儀器，能在復(fù)雜體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)·OH的高選擇性，高靈敏度的快速響應(yīng)，為食品安全、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域內(nèi)·OH的檢測(cè)，提供了便攜高效的檢測(cè)平臺(tái)和方法設(shè)計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于玻璃納米孔的傳感檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種檢測(cè)羥基自由基(·OH)的玻璃納米孔傳感器及其制備和基于離子整流原理對(duì)·OH的電化學(xué)分析方法。

背景技術(shù)

玻璃納米孔是使用拉制儀拉制玻璃毛細(xì)管，形成的納米尺度的尖端，納米孔尖端處的開口形狀和孔徑大小可以通過給拉制儀設(shè)置不同的加熱溫度，速度，延遲時(shí)間，拉力值等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。將制備好的納米孔置于電化學(xué)工作站內(nèi)搭建三電極體系，給納米孔施加一個(gè)對(duì)稱的電壓，將會(huì)得到非對(duì)稱的電流，此I-V曲線稱為離子電流整流現(xiàn)象(ICR)。研究發(fā)現(xiàn)，在掃描速率，電壓極性，電解質(zhì)濃度，溶液pH等條件不變時(shí)，離子整流的程度和方向取決于納米孔內(nèi)壁的表面電荷密度。當(dāng)體系中的目標(biāo)分子進(jìn)入納米孔，與內(nèi)壁上的修飾層發(fā)生作用時(shí)，納米孔內(nèi)壁表面電荷的種類和數(shù)量會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，表面電荷的改變會(huì)通過整流曲線體現(xiàn)出來，分析整流曲線響應(yīng)信號(hào)的差別，可以得到很多有價(jià)值的信息，這就是使用單個(gè)玻璃納米孔作為分析檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子傳感檢測(cè)的基本原理。玻璃納米孔制備簡(jiǎn)單，可重復(fù)性強(qiáng)，修飾后的納米孔生物相容性好，易于功能化，這些優(yōu)勢(shì)為玻璃納米孔在生物傳感分析中的應(yīng)用開辟了極為廣闊的空間。

·OH作為活性氧家族的重要成員，是生命體內(nèi)重要的氧代謝產(chǎn)物和信號(hào)傳導(dǎo)介質(zhì)，低濃度的·OH維持著正常的體內(nèi)平衡，然而，較高濃度的·OH會(huì)對(duì)體內(nèi)幾乎所有種類的生物分子構(gòu)成傷害，包括碳水化合物、核酸、脂質(zhì)，氨基酸等，進(jìn)而誘發(fā)一系列活性氧相關(guān)疾病，例如惡性腫瘤，阿爾茲海默癥等神經(jīng)退行性疾病。因此，在單細(xì)胞水平上檢測(cè)·OH的意義重大。但·OH的反應(yīng)活性高，穩(wěn)定性差(平均壽命只有10^-6s)，在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)濃度極低，且細(xì)胞內(nèi)還同時(shí)存在著多種氧化物和抗氧化物的干擾。

傳統(tǒng)的檢測(cè)·OH的方法主要有電子自旋共振法、色譜法、熒光法等，但極少能夠在單個(gè)活細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)無損檢測(cè)，即使目前一些熒光探針的檢測(cè)極限達(dá)到了單細(xì)胞水平，但關(guān)于·OH的熒光探針普遍存在探針合成困難，檢測(cè)選擇性低，背景信號(hào)高，細(xì)胞毒性強(qiáng)，光穩(wěn)定性差等局限。這些挑戰(zhàn)使得生命體內(nèi)·OH的檢測(cè)技術(shù)難以取得實(shí)質(zhì)性突破。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)·OH的新方法，通過在納米孔內(nèi)壁構(gòu)筑功能化的傳感材料，可采用微型化設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)·OH的高準(zhǔn)確度，高靈敏度，高選擇性，快速響應(yīng)。

本發(fā)明提供的檢測(cè)·OH的玻璃納米孔傳感器的制備方法，具體步驟為：

(1)對(duì)玻璃管用拉制儀拉制，形成玻璃納米孔。

(2)在步驟(1)得到的納米孔內(nèi)壁均勻鍍上一層金膜。

(3)在步驟(2)的基礎(chǔ)上，通過Au-S鍵的強(qiáng)相互作用，在已鍍金膜的納米孔內(nèi)壁修飾上半胱胺分子。

(4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，利用酰胺反應(yīng)，將原卟啉分子共價(jià)連接到半胱胺上，獲得內(nèi)壁功能化的玻璃納米孔傳感器。

本發(fā)明步驟(1)中，所述玻璃管(尺寸)外徑1.0mm～1.2mm，優(yōu)選1.0mm；內(nèi)徑0.5mm～0.9mm，優(yōu)選0.78mm；內(nèi)置引流管的毛細(xì)管。

本發(fā)明步驟(1)中，所述毛細(xì)管的材質(zhì)為石英毛細(xì)管或硼硅酸鹽毛細(xì)管；優(yōu)選為硼硅酸鹽毛細(xì)管。