一種用于檢測銀的生物傳感器及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于檢測銀的生物傳感器及其制備方法和應(yīng)用，該生物傳感器包括一在三電極系統(tǒng)中用作工作電極的玻碳電極，玻碳電極的反應(yīng)端表面修飾有金納米團(tuán)簇，金納米團(tuán)簇表面修飾有有序介孔碳，有序介孔碳表面修飾有納米金層，納米金層表面自組裝有可通過C-Ag-C錯配形成雙鏈的C1探針。其制備方法包括修飾金納米團(tuán)簇、修飾有序介孔碳、電沉積納米金、組裝C1探針等步驟。其應(yīng)用方法為：首先建立三電極系統(tǒng)，然后將生物傳感器的玻碳電極反應(yīng)端置于待測溶液中反應(yīng)2h，再根據(jù)銀離子濃度與阻值差的變化測定待測溶液中的銀離子濃度。本發(fā)明的生物傳感器具有制作簡單、使用壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、檢測精度和效率高等優(yōu)勢。
【專利說明】—種用于檢測銀的生物傳感器及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物傳感器【技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]水和土地是最寶貴的自然資源，是我們?nèi)祟愘囈陨婧蜕鐣?jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本。但是，自20世紀(jì)80年代以來，隨著我國城市化進(jìn)程的加速，工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，大量環(huán)境污染物排入環(huán)境中，造成了水土環(huán)境質(zhì)量的嚴(yán)重下降，從而影響了生態(tài)系統(tǒng)的平衡。在排入環(huán)境系統(tǒng)中的大量污染物中，重金屬是不可忽視的重要來源。據(jù)統(tǒng)計，2009年以來，我國已經(jīng)陸續(xù)發(fā)生了 30多起特大重金屬污染事件。2011年，國務(wù)院通過了《重金屬綜合防治“十二五”規(guī)劃》，這是我國首次針對重金屬污染綜合防治的五年規(guī)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兀素，但大部分重金屬兀素在人體內(nèi)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(zhì)，且一旦進(jìn)入水體或土壤，可以通過生物富集，累積在生物體內(nèi)，一方面影響自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡和正常發(fā)展，例如水體中的Zn、MnXu能抑制月形藻的生長，當(dāng)它們在魚體內(nèi)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(jìn)入人體內(nèi)，引起各種急性或慢性中毒，嚴(yán)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(jīng)的正常發(fā)育，導(dǎo)致骨萎縮和癡呆。
[0003]Ag作為一種生產(chǎn)工業(yè)中不可或缺的重金屬，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于攝影、電池以及半導(dǎo)體行業(yè)，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(dǎo)致人體皮膚顏色發(fā)生不可逆的變化，嚴(yán)重的時候，還會引發(fā)血小板減少，支氣管疾病，影響人體的協(xié)調(diào)性和視力等。目前，已有文獻(xiàn)指出銀離子(Ag+)能夠使含巰基的酶失活，并結(jié)合多種代謝產(chǎn)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(yǎng)物質(zhì)，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。
[0004]近些年來，關(guān)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(fā)射光譜法(ICP-AES)、電感耦合等離子質(zhì)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(fù)雜，儀器昂貴或者耗時長，需要專門的操作技術(shù)人員，檢測成本高，經(jīng)濟(jì)效益相對較低。
[0005]現(xiàn)今，電化學(xué)及生物學(xué)檢測技術(shù)日益發(fā)展成熟，這為環(huán)境樣品中重金屬離子的快速檢測提供了各種可行的技術(shù)手段，如電化學(xué)分析法-陽極溶出伏安法(ASV)和重金屬離子的生物學(xué)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(xué)檢測方法包括免疫檢測技術(shù)和DNA檢測技術(shù)。運用生物傳感器來檢測環(huán)境中的重金屬、病原微生物、有毒有機(jī)物時，生物傳感器具有特異性強(qiáng)、檢測靈敏度高、檢測效率高、成本低廉的特點，因此成為了環(huán)境保護(hù)工作中的一個研究熱點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、檢測精度和效率高的用于檢測銀的生物傳感器，此外相應(yīng)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(chǔ)上，還提供一種前述生物傳感器的應(yīng)用，該應(yīng)用能夠以低成本、簡化操作、快速響應(yīng)、高檢測精度及較強(qiáng)抗干擾性等特點實現(xiàn)對銀離子的高效檢測。
[0007]為解決上述技術(shù)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(tǒng)中用作工作電極的玻碳電極，前述玻碳電極的反應(yīng)端表面修飾有金納米團(tuán)簇，前述金納米團(tuán)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Cl探針。
[0008]進(jìn)一步的，前述Cl探針為具有SEQ ID N0.1前述的核苷酸序列。
[0009]前述的生物傳感器中，Cl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(dá)到檢測環(huán)境中銀離子的目的，本申請中優(yōu)選的探針為C2探針，C2探針可以與Cl探針通過C-Ag-C錯配形成雙鏈。進(jìn)一步的，C2探針為具有SEQ ID N0.2前述的核苷酸序列。
[0010]進(jìn)一步的，生物傳感器還包括連接前述Cl探針3’端和C2探針5’端的C3探針。進(jìn)一步的，C3探針為具有SEQ ID N0.3前述的核苷酸序列。
[0011]作為本發(fā)明的同一技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述的生物傳感器的制備方法，包括以下步驟:
[0012]S1、修飾金納米團(tuán)簇:制作一玻碳電極,將金納米團(tuán)簇電沉積于前述玻碳電極的反應(yīng)端表面得到金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極；
[0013]S2、修飾有序介孔碳:在前述金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面滴加有序介孔碳得到有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極；
[0014]S3、電沉積納米金:在前述有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面電沉積納米金粒子得到納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極；
[0015]S4、組裝Cl探針:在前述納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面滴加Cl探針，前述Cl探針通過金硫共價鍵固定在前述納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面，得到組裝有Cl探針的納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極。
[0016]進(jìn)一步的，上述的生物傳感器的制備方法還包括以下步驟:
[0017]S5、將前述組裝有Cl探針的納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極浸泡在C2探針和C3探針的混合溶液中，于37°C條件下培養(yǎng)lh，完成生物傳感器的制備，C2探針濃度優(yōu)選為2.5mM ；C3探針濃度優(yōu)選為2.5mM。
[0018]進(jìn)一步的，前述步驟SI中，前述電沉積法的掃描電位為-2.0?2.0V，掃描速率為50mV/s，掃描圈數(shù)為4圈；前述金納米團(tuán)簇是采用包括以下步驟的方法制得氯金酸、牛血清蛋白、氫氧化鈉混合后攪拌反應(yīng)12h以上得到前述金納米團(tuán)簇。
[0019]進(jìn)一步的，前述步驟S2中的有序介孔碳懸浮液是采用包括以下步驟的方法制得:
[0020]S2-1、合成硅基分子篩SBA-15:將嵌段共聚物P123和正硅酸乙酯混合后在140?150°C下水浴、然后焙燒得到硅基分子篩SBA-15 ；
[0021]S2-2、合成有序介孔碳:前述硅基分子篩SBA-15與水、蔗糖、濃硫酸混合得到混合物，將前述混合物置于鼓風(fēng)干燥箱中，以100°c溫度下保持6h，然后將溫度提高至160°C并保持6h，直至混合物變?yōu)楹谏?，然后將黑色的混合物置于惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)峤獾玫綗峤猱a(chǎn)物，將前述熱解產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、干燥步驟得到前述有序介孔碳。
[0022]進(jìn)一步的，有序介孔碳配制成懸浮液滴加在金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面，有序介孔碳懸浮液的濃度為0.5mg/mL。
[0023]進(jìn)一步的，前述步驟S3中采用循環(huán)伏安法將納米金粒子電沉積在前述有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面，前述循環(huán)伏安法中掃描電位為O?1.6V,掃描速率為20mV/s，掃描圈數(shù)為6圈。
[0024]進(jìn)一步的，前述步驟S4具體為:將濃度為5?10 μ M的Cl探針滴加在前述納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面，在4°C下反應(yīng)12h (反應(yīng)時間還可以是12小時以上)，再轉(zhuǎn)入ImM的6-巰基乙醇溶液中培養(yǎng)2h (培養(yǎng)時間還可以是2小時以上)得到前述組裝有Cl探針的納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極。Cl探針滴加的體積為5?10 μ L。
[0025]作為本發(fā)明的同一技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種采用前述的生物傳感器或采用前述制備方法制得的生物傳感器在檢測銀中的應(yīng)用應(yīng)用，包括以下步驟:
[0026](I)以生物傳感器的玻碳電極作為工作電極浸泡在鐵氰、亞鐵氰和KCl的混合溶液中建立三電極系統(tǒng)，將前述三電極系統(tǒng)與電化學(xué)工作站連接，測試交流阻抗譜；
[0027](2)然后將玻碳電極浸泡在含銀離子的緩沖溶液中2h，取出洗凈、干燥后浸泡在鐵氰、亞鐵氰和KCl的混合溶液中以相同的方式測試交流阻抗譜；
[0028](3)根據(jù)銀離子濃度與阻值差的變化構(gòu)建線性回歸方程，即可測定待測溶液中的銀離子。
[0029]進(jìn)一步的，前述銀離子濃度與阻值差的變化的線性回歸方程為:
[0030]y = -263.8762x+3347.8450 (I)
[0031]式(I)中，y為銀離子檢測時交流阻抗圖譜阻值的變化負(fù)值，即- ARct ；x為待測溶液中銀離子濃度值自然對數(shù)負(fù)值，即_log[Ag+];式(I)的相關(guān)系數(shù)R = 0.9758，銀離子檢測線性范圍為1X10—5?1父101，檢測下限為9父10-1°皿。
[0032]進(jìn)一步的，前述鐵氰、亞鐵氰和KCl的混合溶液中鐵氰的濃度為5.0mM，亞鐵氰的濃度為5.0mM, KCl的濃度為0.1mM。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0034](I)本發(fā)明提供的用于檢測銀的生物傳感器具有優(yōu)化的微觀結(jié)構(gòu)。首先，將玻碳電極用金納米團(tuán)簇修飾，使有序介孔碳能夠更多，更穩(wěn)定的固定在修飾電極表面，使得金納米團(tuán)簇與有序介孔碳形成的復(fù)合膜更均勻，同時也提高了傳感器的使用壽命；其次，有序介孔碳具有優(yōu)越的電子傳遞能力和導(dǎo)電性能，能夠顯著提高生物傳感器和待測溶液間電子的轉(zhuǎn)移速度；電沉積納米金粒子為Cl探針提供了結(jié)合位點，使得Cl探針通過金硫共價鍵(Au-S)能夠穩(wěn)定的固定在玻碳電極上，使生物傳感器通過協(xié)同增效，大大提高了生物傳感器的穩(wěn)定性、重復(fù)性和傳感器結(jié)構(gòu)的可靠性，提高了生物傳感器的檢測水平。
[0035](2)本發(fā)明提供的用于檢測銀的生物傳感器特異性強(qiáng)、檢測精度、效率高、成本低廉，可以實現(xiàn)對銀離子的高效檢測。
[0036](3)本發(fā)明的生物傳感器的制備方法不僅工藝步驟簡單、工藝成本小，且制作效率聞。
[0037](4)本發(fā)明采用生物傳感器檢測重金屬銀離子的應(yīng)用方法，生物傳感器中Cl探針、C2探針與銀離子通過C-Ag-C錯配而特異性結(jié)合，從而使鐵氰溶液中的氧化還原電子對發(fā)生改變，以改變交流阻抗譜，實現(xiàn)對銀離子的快速和特異性檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0039]圖1為本發(fā)明實施例1中生物傳感器的自組裝過程示意圖。
[0040]圖2為本發(fā)明實施例1的生物傳感器檢測Ag+時測得的交流阻抗圖譜。
[0041]圖3為本發(fā)明的金納米團(tuán)簇的透射電鏡圖。
[0042]圖4為本發(fā)明的有序介孔碳的透射電鏡圖。
[0043]圖5為本發(fā)明實施例3中Ag+溶液濃度與交流阻抗譜的阻值差的線性回歸曲線圖。
[0044]圖6為本發(fā)明實施例1的生物傳感器檢測不同重金屬離子得到交流阻抗圖譜阻值圖。

【具體實施方式】
[0045]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046]以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。
[0047]實施例1:
[0048]參照圖1，一種用于檢測銀的生物傳感器，包括一在三電極系統(tǒng)中用作工作電極的玻碳電極，玻碳電極的反應(yīng)端表面修飾有金納米團(tuán)簇(AuNCs), AuNCs表面修飾有有序介孔碳(OMC)，OMC與AuNCs在玻碳電極的反應(yīng)端表面形成AuNCs/OMC復(fù)合膜，再在AuNCs/OMC復(fù)合膜表面沉積一層納米金粒子(AuNPS)形成AuNCs/OMC/AuNPS復(fù)合膜，可通過C-Ag-C錯配形成雙鏈的Cl探針通過與AuNCs/OMC/AuNPS復(fù)合膜上的納米金粒子(AuNPS)形成金硫共價鍵(Au-S)固定在AuNCs/OMC/AuNPS復(fù)合膜修飾的生物傳感器的反應(yīng)端表面；C2探針的3’端“AGT-CTG-ATCG”與Cl探針5’端“TCA-GAC-TAGC”通過堿基互補(bǔ)配對連接，C3探針連接Cl探針3’端“CC-TGC”和C2探針5’端“GG-ACG”;其中Cl探針3’端上的“GCAGG”與C3探針3’端上的“CCTGC”互補(bǔ)配對連接，C2探針5’端上的“GCAGG”與C3探針5’端上的“CCTGC”互補(bǔ)配對連接。
[0049]Cl探針為具有SEQ ID N0.1前述的核苷酸序列，具體為:
[0050]5，-HS-(CH2)6_SS_(CH2)6-TCA-GAC-TAGC—CCC-CCC-CCC-CCC-GG-ACG-3，。
[0051]C2探針為具有SEQ ID N0.2前述的核苷酸序列，具體為:
[0052]3’ -AGT-CTG-ATCG-CCC-CCC-CCC-CCC-GG-ACG-5’。
[0053]C3探針為具有SEQ ID N0.3前述的核苷酸序列，具體為:
[0054]5， -CC-TGC-TTT-CGT-CC-3，。
[0055]當(dāng)待測的水體中存在銀離子時，銀離子可與Cl探針和C2探針上的胞嘧啶(G)形成C-Ag-C錯配，在形成錯配的過程中產(chǎn)生的電阻變化，通過電阻變化對銀離子進(jìn)行定性定量檢測。
[0056]參見圖2，圖2A為將實施例1的生物傳感器檢測不含銀離子的待測溶液得到的交流阻抗圖譜，圖2B為將實施例1的生物傳感器檢測銀離子濃度為10_5M的待測溶液得到的交流阻抗圖譜，其中圖3表示未加Cl探針、C2探針和C3探針的生物傳感器檢測待測溶液得到的交流阻抗圖譜；?表示加入Cl探針、C2探針和C3探針的生物傳感器(即實施例1的生物傳感器)在未檢測待測溶液時測得的交流阻抗圖譜，〇表示加入Cl探針、C2探針和C3探針的生物傳感器(即實施例1的生物傳感器)插入待測溶液中浸泡培養(yǎng)2h之后測得的交流阻抗圖譜。
[0057]從圖2中可知，實施例1的生物傳感器可以檢測待測溶液中是否存在銀離子，并根據(jù)電阻的大小判斷銀離子的濃度。
[0058]實施例2
[0059]一種前述用于檢測銀的生物傳感器的制備方法，包括以下步驟:
[0060]S1、修飾AuNCs:制作一玻碳電極，將AuNCs電沉積于前述玻碳電極的反應(yīng)端表面得到AuNCs修飾的玻碳電極；其中電沉積的掃描電位為-2.0?2.0V,掃描速率為50mV/s，掃描圈數(shù)為4圈。玻碳電極的制作方法按照常規(guī)的方法制作。
[0061]所用AuNCs采用包括以下步驟的方法制得:
[0062]先將恒溫油浴鍋的溫度設(shè)置為37°C，三頸圓底燒瓶置于油浴鍋內(nèi)用試管夾固定，待準(zhǔn)備就緒后開始實驗。37°C條件下，將5mL濃度為1mM的HAuCl4溶液和5mL濃度為50mg/mL的牛血清蛋白(BSA)溶液依次加入三頸圓底燒瓶中，混合劇烈攪拌2min(l?5min均可)。隨后加入0.5mL濃度為IM的NaOH溶液得到混合溶液，將混合溶液在37°C條件下攪拌12h(12h以上均可)，直至混合溶液由淡黃色變?yōu)榧t棕色停止攪拌，得到AuNCs溶液。將制得的AuNCs溶液離心分離去除上清液后得到AuNCs，將AuNCs放置在4°C的冰箱中儲備待用。
[0063]圖3為合成的金納米團(tuán)簇(AuNCs)的透射電鏡圖。從圖3可知:合成的AuNCs分布均勻，呈比較好的單一分散性，且粒徑極小，在5nm以下。
[0064]在AuNCs的制備方法中，HAuCl4的添加量還可以為4?10mL，BSA的添加量還可以為4?1mL0
[0065]S2、修飾OMC:在前述AuNCs修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面滴加濃度為0.5mg/mL的OMC懸浮液，使前述OMC與前述AuNCs形成復(fù)合膜得到AuNCs/OMC修飾的玻碳電極；
[0066]所用OMC采用包括以下步驟的方法制得:
[0067]S2-1、合成硅基分子篩SBA-15:將嵌段共聚物P123置于鹽酸中溶解得到嵌段共聚物P123溶液，然后在嵌段共聚物P123溶液逐滴加入正硅酸乙酯，攪拌后在30?35°C下水浴加熱20h，再轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在140?150°C條件下水浴加熱24h得到混合液，將混合液抽濾取沉淀，用去離子水洗滌至中性，風(fēng)干，再放入電阻爐中焙燒升溫速度為1°C /min，上升至550°C保持4h，得到硅基分子篩SBA-15 ；
[0068]S2-2、合成OMC:取Ig步驟S2-1制得的硅基分子篩SBA-15與5ml水、1.25g的蔗糖、0.14g的濃硫酸混合得到混合物，將混合物置于鼓風(fēng)干燥箱中，以100°C溫度干燥6h，然后將溫度提高至160°C后并保持6h后，混合物的顏色變?yōu)楹谏?，然后將黑色的混合物置于具有氮氣保護(hù)氛圍的石英管式爐中，進(jìn)行高溫?zé)峤?高溫?zé)峤獾姆绞綖?以2K/min的速率將溫度升至1173.15K并保持2h)得到熱解產(chǎn)物，將熱解產(chǎn)物用NaOH溶液洗滌兩次以去除熱解產(chǎn)物中的二氧化硅分子篩模板；洗滌方式為:將熱解產(chǎn)物在3mol/L的NaOH溶液中以80°C加熱lOmin。最后將洗滌后的熱解產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，在100°C下干燥4小時得到OMC。
[0069]將OMC混懸于水中配制成濃度為0.5mg/mL的OMC懸浮液。
[0070]圖4為制得的OMC的透射電鏡圖。從圖4中可知OMC粒子大部分為棒狀，其長度為700?800nm,寬度為300?500nm。
[0071]S3、電沉積AuNPS:在前述AuNCs/OMC修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面通過循環(huán)伏安法(掃描電位為O?1.6V，掃描速率為20mV/s，掃描圈數(shù)為6圈)電沉積AuNPS，使前述AuNCs/OMC修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面形成AuNPS層，待AuNPS層電沉積完成后，用超純水沖洗玻碳電極，干燥得到AuNCs/OMC/AuNPS修飾的玻碳電極。
[0072]S4、組裝Cl探針:在AuNCs/OMC/AuNPS修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面滴加10 μ L (體積為5?10 μ L均可實施)濃度為10 μ M (濃度為5?10 μ M均可實施)的Cl探針，在4°C下反應(yīng)12h，使Cl探針能夠充分固定在AuNCs/OMC/AuNPS修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面得到組裝有Cl探針的AuNCs/OMC/AuNPS修飾的玻碳電極。
[0073]用Tris-HClO4沖洗前述組裝有Cl探針的AuNCs/OMC/AuNPS修飾的玻碳電極，然后再浸泡在ImM的6-巰基乙醇溶液中培養(yǎng)2h，然后用Tris-HClO4沖洗，干燥待用；
[0074]S5、將組裝有Cl探針的AuNCs/OMC/AuNPS修飾的玻碳電極浸泡在C2探針和C3探針的混合溶液中(C2探針和C3探針的濃度均為2.5mM)，于恒溫水浴鍋中以37°C條件下培養(yǎng)lh，然后取出反應(yīng)完成的玻碳電極，用Tris-HClOd^沖溶液(PH8.0)沖洗，干燥后待用，完成生物傳感器的制備。
[0075]實施例3
[0076]一種前述生物傳感器或采用前述制備方法制得的生物傳感器在檢測銀中的應(yīng)用，包括以下步驟:
[0077](I)以生物傳感器的玻碳電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉬電極作為對電極，將玻碳電極用Tris-HClO4清洗干凈后浸泡在鐵氰(5.0mM)、亞鐵氰(5.0mM)和KCl (0.1mM)的混合溶液中建立三電極系統(tǒng)，將前述三電極系統(tǒng)與電化學(xué)工作站連接，測試交流阻抗譜；
[0078](2)然后將玻碳電極浸泡在濃度分別為1X10-5M、1X10-6M、1X1(TM、1X10-8M、I X 10_9M的Ag+緩沖溶液中2h，取出洗凈、干燥后浸泡在鐵氰(5.0mM)、亞鐵氰(5.0mM)和KCl (0.1mM)的混合溶液中以相同的方式測試交流阻抗譜；
[0079](3)根據(jù)銀離子濃度與阻值差的變化構(gòu)建線性回歸方程。
[0080]圖5是Ag+溶液濃度(單位為M)與交流阻抗譜的阻值差(單位為Ω )的線性回歸曲線圖，從圖5中可知，銀離子濃度與阻值差的變化的線性回歸方程為:
[0081]y = -263.8762x+3347.8450 (I)
[0082]式(I)中，y為銀離子檢測時交流阻抗圖譜阻值的變化負(fù)值，即- ARct ；x為待測溶液中銀離子濃度值自然對數(shù)負(fù)值，即_log[Ag+];式(I)的相關(guān)系數(shù)R = 0.9758，銀離子檢測線性范圍為1X10_5~1X10_9M，檢測下限為ΘΧΙΟ,Μ(檢測下限按照按照3倍空白樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差計算)。
[0083]實驗例
[0084]為了進(jìn)一步驗證實施例1的生物傳感器及其檢測方法的檢測效果，現(xiàn)將五組不同銀離子濃度的待測溶液用實施例1的生物傳感器進(jìn)行測定(測定方法參照實施例3)，進(jìn)行回收率實驗。
[0085]具體的實驗步驟:取自湘江橘子洲大橋段的河水，經(jīng)過濾后測定河水中的銀離子的濃度為O。將河水平均分為五份，配制成確定濃度的待測溶液。將實施例1的生物傳感器按照實施例3的檢測方法檢測待測溶液中的銀離子濃度，結(jié)果列于表1中。
[0086]表1:五組待測溶液的回收率驗證結(jié)果
[0087]

【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測銀的生物傳感器，包括一在三電極系統(tǒng)中用作工作電極的玻碳電極，其特征在于，所述玻碳電極的反應(yīng)端表面修飾有金納米團(tuán)簇，所述金納米團(tuán)簇表面修飾有有序介孔碳，所述有序介孔碳表面修飾有納米金層，所述納米金層表面自組裝有可通過C-Ag-C錯配形成雙鏈的Cl探針。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征在于，所述Cl探針為具有SEQID N0.1所述的核苷酸序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物傳感器，其特征在于，所述生物傳感器還包括與所述Cl探針通過C-Ag-C錯配形成雙鏈的C2探針、連接所述Cl探針3’端和C2探針5’端的C3探針。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物傳感器，其特征在于，所述C2探針為具有SEQID N0.2所述的核苷酸序列；所述C3探針為具有SEQ ID N0.3所述的核苷酸序列。
5.一種如權(quán)利要求1至4中任意一項所述生物傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、修飾金納米團(tuán)簇:制作一玻碳電極,將金納米團(tuán)簇電沉積于所述玻碳電極的反應(yīng)端表面得到金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極； 52、修飾有序介孔碳:在所述金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面滴加有序介孔碳得到有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極； 53、電沉積納米金:在所述有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面電沉積納米金粒子得到納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極； 54、組裝Cl探針:在所述納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面滴加Cl探針，所述Cl探針通過金硫共價鍵固定在所述納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面，得到組裝有Cl探針的納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟: 55、將所述組裝有Cl探針的納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極浸泡在C2探針和C3探針的混合溶液中培養(yǎng)lh。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中，所述電沉積的掃描電位為-2.0?2.0V，掃描速率為50mV/s，掃描圈數(shù)為4圈；所述金納米團(tuán)簇是采用包括以下步驟的方法制得:將氯金酸、牛血清蛋白、氫氧化鈉混合后攪拌反應(yīng)12h以上得到所述金納米團(tuán)簇。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中的有序介孔碳是采用包括以下步驟的方法制得: S2-1、合成硅基分子篩SBA-15:將嵌段共聚物P123和正硅酸乙酯混合后在140?150°C下水浴、然后焙燒得到硅基分子篩SBA-15 ； S2-2、合成有序介孔碳:所述硅基分子篩SBA-15與水、蔗糖、濃硫酸混合得到混合物，將所述混合物置于100?160°C溫度下干燥直至混合物變?yōu)楹谏?，然后將黑色的混合物置于惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)峤獾玫綗峤猱a(chǎn)物，將所述熱解產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、干燥步驟得到所述有序介孔碳。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中采用循環(huán)伏安法將納米金粒子電沉積在所述有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面，所述循環(huán)伏安法的掃描電位為O?1.6V，掃描速率為20mV/s，掃描圈數(shù)為6圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S4具體為:將5?10 μ M的Cl探針滴加在所述納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極的反應(yīng)端表面，在4°C下反應(yīng)12h，再轉(zhuǎn)入ImM的6-巰基乙醇溶液中培養(yǎng)2h得到所述組裝有Cl探針的納米金/有序介孔碳/金納米團(tuán)簇修飾的玻碳電極。
11.一種用權(quán)利要求1至4中任意一項所述的生物傳感器或采用權(quán)利要求5至10中任意一項所述制備方法制得的生物傳感器在檢測銀中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟: (1)以生物傳感器的玻碳電極作為工作電極浸泡在鐵氰、亞鐵氰和KCl的混合溶液中建立三電極系統(tǒng)，將所述三電極系統(tǒng)與電化學(xué)工作站連接，測試交流阻抗譜； (2)然后將玻碳電極浸泡在含銀離子的緩沖溶液中2h，取出洗凈、干燥后浸泡在鐵氰、亞鐵氰和KCl的混合溶液中測試交流阻抗譜； (3)根據(jù)銀離子濃度與阻值差的變化構(gòu)建線性回歸方程，即可測定待測溶液中的銀離子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用，其特征在于，所述銀離子濃度與阻值差的變化的線性回歸方程為:
y = -263.8762x+3347.8450 (I) 式(I)中，y為銀離子檢測時交流阻抗圖譜阻值的變化負(fù)值，即-ARct;X為待測溶液中銀離子濃度值自然對數(shù)負(fù)值，即_log[Ag+];式(I)的相關(guān)系數(shù)R = 0.9758，銀離子檢測線性范圍為1Χ1(Γ5?1\101，檢測下限為9父10,]?。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的應(yīng)用，其特征在于，所述鐵氰、亞鐵氰和KCl的混合溶液中鐵氰的濃度為5.0mM，亞鐵氰的濃度為5.0mM, KCl的濃度為0.1mM。
【文檔編號】G01N27/327GK104165915SQ201410405908
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】湯琳, 謝霞, 周耀渝, 曾光明, 董浩然, 章毅, 陳俊, 王敬敬, 湯晶 申請人:湖南大學(xué)