[发明专利]一种光电化学适配体传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光电化学适配体传感器及其制备方法和应用，该光电化学适配体传感器包括导电玻璃电极，其反应端表面修饰有由负载金纳米粒子的磷杂化石墨相氮化碳纳米片组成的复合膜，膜表面自组装有特异性适配体探针。其制备方法包括：依次在导电玻璃电极反应端表面修饰负载金纳米粒子的磷杂化石墨相氮化碳纳米片和特异性适配体探针。本发明传感器具有稳定性高、使用寿命长、抗干扰能力强、检测范围宽、检测极限低等优点，其制备方法具有工艺简单、操作便捷、安全、成本低廉、无污染、制作效率高等优点。本发明传感器可广泛用于检测水体、生物体等介质中的污染物(如抗生素)，具有利用率高、应用范围广、应用价值高等优点。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，涉及一种光电化学适配体传感器及其制备方法和应用。

背景技术

由于简单仪器，低成本，快速分析和高灵敏度等优点，光电化学传感器已经引起了越来越多的研究兴趣。在光电化学传感器检测系统中，采用工作电极将光能转化为与浓度成线性关系的电信号，因而工作电极在光电化学传感器检测系统中起着重要作用。各种光活性半导体材料如TiO₂、ZnO、CdS和CdSe等，可以有效地转换紫外光或可见光，已被广泛应用于制备工作电极，但这些材料对光的利用率较低，且含有的金属离子具有潜在的毒性，所以有必要研究一种高效、稳定、低毒的新型光活性材料用于构建光电化学传感器。石墨相的非金属半导体氮化碳(g-C₃N₄)作为一种光活性材料，由于其优异的化学稳定性和低廉的制备成本引起人们的关注，然而纯的g-C₃N₄由于其量子产率不高而表现出较低的光催化活性，并且常规条件制备的g-C₃N₄块体较大，无法形成薄片状，不利于其他材料的负载和分散。另一方面，为了实现对检测对象产生特异性的光电响应，常将DNA、分子印迹聚合物、抗体、酶和适配体用于与光电极一起作为光电化学传感器中的识别元件，然而由这些识别元件构成的光电化学传感器存在结构复杂、稳定性差、使用寿命短、抗干扰能力差、检测范围和检测极限不足等问题，另外，这些光电化学传感器的制备方法还存在制备工艺复杂、操作困难、成本高、效率低等问题，同时所制得的光电化学传感器仍然存在稳定性差等不足，这严重限制了光电化学传感器的广泛应用。因此，亟需研究出一种基于g-C₃N₄的比表面积大、太阳光利用率高、分散性能好、热稳定性好、导电性好的功能型光活性纳米材料，使得该材料能够用于环境污染物的检测和处理中，特别地，在将该材料用于制备光电化学适配体传感器的工作电极时能够简化工作电极的制备步骤，且在提高灵敏度的同时使得由该材料制备得到的工作电极能够直接用于检测污染物。

抗生素是一类具有抗菌活性的化合物，它在动物源性食品中的残留是典型的食品安全问题之一，并且由于滥用和抗生素耐药性的增加而被视为重要的健康危害。土霉素(OTC)是一种从环状链霉菌中提取获得的四环素衍生物，作为广谱抗菌药物广泛用于人类医学、兽医医药、水果和蔬菜，以防止细菌疾病。但是，这些药物的滥用带来了一些不良影响，如过敏反应、抗生素耐药性和药物残留。食物链中的药物残留物可能危害人体健康，世卫组织已宣布药物和人类食物中土霉素的最大允许含量为0.1mg L^-1。现有测定OTC的方法包括：高效液相色谱法、酶联免疫吸附试验、毛细管电泳法、免疫分析和电化学方法等等，这些方法中存在操作繁琐、精确度和特异性较差、检测成本较高等问题。因此，开发高灵敏度和选择性的方法来定量检测环境中的土霉素是非常必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种稳定性高、使用寿命长、抗干扰能力强、检测范围宽、检测极限低的光电化学适配体传感器，并相应提供一种工艺简单、操作便捷、安全、成本低廉、无污染、制作效率高的光电化学适配体传感器的制备方法，同时还提供一种上述光电化学适配体传感器在检测抗生素中的应用，特别地采用上述光电化学适配体传感器检测土霉素时具有抗干扰能力强、检测范围宽、检测极限低等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：