[发明专利]一种纸基双模式检测铅离子的方法

说明书

本发明公开了一种纸基双模式检测铅离子的方法。利用蜡打印和激光切割技术在纸上制备疏水区域和亲水区域，并借助丝网印刷技术，印制三电极。通过多种方法对纸芯片的不同区域进行功能化，利用3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺的显色作用可以实现对铅离子的可视化预判。利用铅离子和DNA酶的特异性识别作用以及葡萄糖氧化酶对葡萄糖的特异性催化，借助电化学工作站可以实现对待测物的超灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种纸基双模式检测铅离子的方法，属于铅离子的检测技术领域。

背景技术

铅离子是环境中重要的有毒重金属离子污染物，其对人体尤其是儿童健康的危害已引起社会的广泛关注。铅离子超标影响智力发育和骨骼发育，导致消化不良、内分泌失调、免疫功能下降等。因此，对铅离子浓度的分析与检测对人体健康和环境保护有着重要意义。

目前检测铅离子的方法主要有离子印记法、电化学生物传感器法、原子吸收光谱法、荧光光谱法等。尽管这些方法选择性强、灵敏度高、分析范围广，但上述方法对铅离子浓度进行检测需要特定的设备，设备本身较为昂贵，不具有经济性；另外，上述方法测定周期长，分析过程较为复杂，无法实现铅离子的实时测定。

微流控纸芯片作为新型设备能够通过毛细作用实现无动力流体运输，网状分布的纤维能够储存试剂，高的表面积与体积比可以提高比色测定的检测限，并且具有制作过程简单、易携带、成本低、生物相容性和生物降解能力好等优点，可以用于环境质量监控、水质分析和疾病检测等领域。

发明内容

针对目前存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种设计合理，成本低廉，操作简便，环境友好且灵敏度高的纸基双模式设备的构建方法，其特征是包括以下步骤：

1. 在计算机上利用Adobe Illustrator CS4软件设计十字形疏水蜡打印图案并利用喷蜡打印机将其批量打印到裁剪的A4尺寸滤纸上，随后将其在加热板加热至蜡融化并渗透整个纸的厚度，形成疏水墙，样式如附图1所示，其中1为通道板，2为检测板，3为参比板，4、5为遮光板；其中通道板用来辅助液体流动，使得检测板工作区域的液体流动到比色条以实现可视化预判，遮光板用来防止外部光源对可视化反应的干扰，检测板与参比板结合可以实现对目标物的精准检测。

2.采用丝网印刷的方法将工作电极印刷到检测板，参比电极和对电极印刷到参比板，将通道板中的由蓝色疏水图案包围的白色圆形区域居中进行打孔，孔直径比圆形区域直径小1 mm；将由蓝色疏水图案包围的白色矩形区域b 居中进行切割，宽度比矩形区域的宽度小0.5 mm。

3. 在参比板的矩形连接端口背面通过种子溶液生长法生长花状金纳米粒子，具体生长步骤为：首先将80 mL 二次水加热至90 ℃，并加入0.8 mL质量分数为 1% 的氯金酸溶液，继续加热至96 ℃保持1 min，最后加入2.8 mL 质量分数为1%的柠檬酸钠，并加热8min得到金种子溶液，将20 μL金种子溶液滴加在工作区域，静置晾干，重复三次；其次将100μL 200 mmol/L的抗坏血酸和100 μL 质量分数为1%的氯金酸溶液混合，并取20 μL滴加到带有种子溶液的工作区域，静置30 min，用二次水水冲洗3次。

4.对检测板的白色圆形工作区域进行功能化，首先通过种子溶液生长法生长花状金纳米粒子，参考步骤3，其次将由1-5 μmol/mL DNA链P1, 1-5 mmol/L三（2-羧乙基）膦和pH 8.0的缓冲溶液组成的混合溶液滴加到金纳米粒子修饰的工作区域，自然晾干后继续滴加1-5 mmol/L的封闭液，用pH 8.0的缓冲溶液多次冲洗工作区域并自然晾干，最后，取适量DNA链P2/还原氧化石墨烯/PdAu纳米粒子/葡萄糖氧化酶纳米复合物于工作区域，并于37℃保持2小时，将工作区域浸入pH 8.0的缓冲溶液中5-10分钟以减少非特异性吸附。