[发明专利]一种原位生成CdS真菌毒素光电化学传感器制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位生成CdS真菌毒素光电化学传感器制备方法及应用，具体涉及一种原位生成CdS的竞争型真菌毒素光电化学传感器的制备方法及应用，属于新型功能材料与食品安全检测技术领域。

背景技术

近年来，食品污染日趋严重和频繁，不仅造成巨额的经济损失，还会严重影响人类的身体健康。真菌毒素是其中的一类主要的食品污染物，它是一种由霉菌或真菌产生的次生代谢物，由于分布广泛，很容易污染农作物，通过污染的粮食或饲料以及该饲料喂养的动物等进入食物链，间接地进入人体内，最终造成神经和内分泌紊乱、免疫抑制、肝肾损伤、繁殖障碍、致癌致畸致突变等严重后果。

监测是保证食品安全的重要环节，建立一种快速、简便、灵敏的检测方法十分重要。目前国内外对真菌毒素污染物的分析方法主要包括生物鉴定法、化学分析法、高效液相色谱法、气相色谱-质谱联用技术和酶联免疫分析法等。但是，这些检测方法多数存在靶标物单一、样品前处理复杂、操作繁琐、所需样品用量大、耗时长等缺点，不能很好地满足定量分析的需求。因此，为了解决上述方法的不足之处，本发明提供了一种简单准确、快速、灵敏度和选择性高的光电化学免疫分析方法。

光电化学传感器是基于物质的光电转换特性来确定待测物浓度的一类检测装置。光电化学检测方法具有灵敏度高、设备简单、易于微型化的特点，已经成为一种极具应用潜力的分析方法，在食品、环境、医药等领域具有广阔的应用前景。

本发明采用二氧化铈掺杂的还原氧化石墨烯作为抗体捕获基底，其优良的导电性和大的比表面积能有效减小背景信号。利用Cd²⁺功能化的多孔TiO₂纳米颗粒标记真菌毒素，通过在电极表面直接滴加Na₂S，原位生成高光电转换率的窄带隙CdS。本发明制备的基于原位生成CdS的竞争型光电化学传感器，具有低成本、高灵敏、特异性好、快速检测等优点，且制备过程简单，在可见光区域实现了对多种真菌毒素的快速、灵敏检测，有效克服了目前真菌毒素检测方法的不足。

发明内容

本发明的目的之一是利用导电性好、比表面积大的二氧化铈掺杂的还原氧化石墨烯作为抗体捕获基底，制备了一种灵敏度高、特异性强、检测速度快的传感器。

本发明的目的之二是通过原位生成的窄带隙CdS与真菌毒素载体TiO₂之间的能带匹配，实现了可见光区域对多种真菌毒素超灵敏检测目的。

本发明的技术方案如下：

1. 一种原位生成CdS真菌毒素光电化学传感器制备方法及应用，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将导电玻璃依次用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；取6 μL、2~ 4mg/mL二氧化铈掺杂的还原氧化石墨烯复合纳米材料滴加到导电玻璃的导电面，室温下晾干，400~500℃煅烧30~60min，冷却，得到二氧化铈掺杂的还原氧化石墨烯复合纳米材料GS-CeO₂修饰的玻璃电极；

（2）在GS-CeO₂修饰的玻璃电极表面，滴加5 μL、0.1~1 μg/mL的真菌毒素抗体溶液，超纯水冲洗电极表面，4℃冰箱中晾干；

（3）继续滴加3 μL、质量分数为1~3%的BSA溶液，封闭电极表面上非特异性活性位点，超纯水冲洗电极表面，4℃冰箱中晾干；

（4）继续滴加5 μL真菌毒素混合溶液，超纯水冲洗电极表面，4℃冰箱中晾干，制得了真菌毒素光电化学传感器。

所述真菌毒素混合溶液，是由等体积的TiO₂@Cd²⁺-Ag真菌毒素标记物溶液分别与不同浓度待测的真菌毒素溶液混合制得；

所述不同浓度待测的真菌毒素溶液，其浓度为0.1 pg/mL~10 ng/mL。

2. 二氧化铈掺杂的还原氧化石墨烯复合纳米材料的制备

所述二氧化铈掺杂的还原氧化石墨烯复合纳米材料，其特征在于，制备步骤如下：配制1 mg/mL的氧化石墨烯水溶液，超声5~10 h，取20~50 mL与硝酸铈溶液混合搅拌5 min，转移至高压釜中，100℃加热反应20~30 h，离心洗涤，50℃真空干燥，制得粉末材料，置于马弗炉中400℃煅烧2~4 h，得到GS/CeO₂复合纳米材料；

所述硝酸铈溶液是由0.2 g六水合硝酸铈、8 mL超纯水和20 μL、2 mol/L的氢氧化钠溶液混合而成

3. TiO₂@Cd²⁺-Ag真菌毒素标记物溶液的制备