[发明专利]一类可视化氧传感检测的生物传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物传感器，尤其是涉及一种可视化氧传感检测的生物传感器的制备方法。

背景技术

氧传感器在海洋学、气象学、生物学、环境科学和生命科学等领域有着广泛的应用。目前大多数的氧传感器都是基于压力、电化学和光化学等实现定量的氧含量测定，测定过程需要大型的科学仪器辅助、繁琐复杂的数据采集和处理过程，不仅检测成本较高，而且需要专业的技术人员，限制了此类传感器在实时在线检测和日常生活中的应用。Evans等人(Anal.Chem.2006，78，5645-5652；Journal of Fluorescence.2006，16，201-206)报道了使用比色法进行氧含量检测的研究工作，第一次实现了不需要任何科学仪器的快速可视化的氧含量测定。由于所研制的传感器呈现出的颜色和氧浓度的对应关系复杂，仍需要复杂的数据处理过程。Katoh等人(Chemistry Letters.2007，36，1310-1311)利用具有特殊荧光特性的卟啉衍生物TPPS(5，10，15，20-tetraphenyl-21H，23H-porphinetetrasulfonic acid)一定程度上解决了上述问题，但所制备的传感器的灵敏度和检测范围有较大的局限性。同时，两个研究小组所研制的传感器的分辨率较低，所使用的有机染料无法被单一波长的光源同时激发，较难根据不同的需求实现可视化的多色氧传感检测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的比色氧传感器存在灵敏度较低，检测范围存在较大局限性等问题，提供一种具有成本低、灵敏度高、分辨率好、准确度高等特点，可实现对待测物的可视化快速测定的可视化氧传感检测的生物传感器的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)制备发光稳定的量子点层：

将四乙氧基硅烷(TEOS)、3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)、超纯水(电阻18.2MΩ)和甲醇按体积比1∶8.8∶20∶101.3的比例混匀，取13.10mL于容器中，搅拌；将容器封口，在封口上穿几个小孔，将该容器置于恒温箱中，然后加入绿色量子点溶液和Cd前驱体溶液，得混合液，将混合液置于恒温箱中保存，于玻璃片上均匀涂膜，再置于恒温箱中干燥，得发光稳定的量子点层。

2)量子点层表面氧传感敏感层的铺设：

将四甲氧基硅烷(TMOS)和二甲基二甲氧基硅烷(DiMe-DMOS)按体积比1∶1.8的比例量取，振荡加入与TMOS同体积的0.01mol/L HCl，密封，再置于55～65℃磁搅拌水浴加热，反应后溶液下层呈乳白胶状；静置，取下层凝胶液与浓度为2.0g/L的发红色荧光的PtF₂₀TPP(λ_em，max＝648nm)的四氢呋喃溶液按体积比4∶1混合，均匀涂布于上述制备的量子点层上成膜，干燥备用；

3)固定微生物或者酶等构筑微生物传感器：

将TMOS与DiMe-DMOS按体积比1∶1.2混匀，再加入与TMOS同体积的0.01mol/L的HCl水溶液，将混合液置于55～65℃水浴中搅拌水解，反应后溶液下层呈乳白胶状；静置，留下层凝胶液备用；将5％(W/V)的聚乙烯醇水溶液和上述凝胶液按体积比1∶1混合，静置后，取上层液体与溶解有微生物或酶的磷酸盐缓冲液按体积比1∶1混合，于上述制备的氧传感层表面均匀涂膜，干燥成型，得基于氧传感检测的可视化微生物传感器。

在步骤1)中，所述搅拌的时间最好为1～2h，容器封口可采用封口膜，恒温箱的温度最好为28～35℃，恒温的时间最好为45～55h，所述绿色量子点溶液最好为按摩尔比1mL浓度为10^-5～10^-3mol/L的绿色量子点溶液，所述镉(Cd)前驱体溶液最好为0.3mL与量子点溶液浓度相同的镉(Cd)前驱体溶液，镉(Cd)前驱体溶液的制备方法可将CdCl₂和巯基乙酸按摩尔比为1∶2.4混匀，使用1.0mol/L NaOH调节溶液pH为9～11，即得镉(Cd)前驱体溶液。所述混合液置于28～35℃恒温箱中避光保存3～5h后，于玻璃片上均匀涂膜，置于28～35℃恒温箱中避光干燥，得发光稳定的量子点层。

在步骤2)中，所述振荡可采用超声振荡1～3min后，再逐滴振荡加入与TMOS同体积的0.01mol/L HCl。磁搅拌水浴加热的时间最好为2～3h。静置的时间最好为3～5min，干燥的温度最好为55～65℃，干燥的时间最好24h。