[发明专利]基于自清洁电极界面的可再生适配体传感器的制备方法

说明书

基于自清洁电极界面的可再生适配体传感器的制备方法，属于材料科学与生物传感器相结合的技术领域。本发明利用聚二甲基硅氧烷修饰丝网印刷碳电极得到自清洁电极界面，实现传感器的可再生；用沉淀法制备的氧化石墨烯‑四氧化三铁磁性纳米材料结合适配体作为磁捕剂，通过磁捕剂完成目标物的捕获与富集；最后在磁场作用将磁捕剂‑目标物复合物固定在自清洁电极界面，根据电极表面有无目标物存在时的电流信号差值定性评估目标物浓度。本发明制备的可再生适配体传感器可重复使用2次，有好的抗干扰性和稳定性，在节约成本、减小误差等方面具有重要的现实意义，同时为农产品安全快速检测装置的开发奠定基础。

技术领域

基于自清洁电极界面的可再生适配体传感器的制备方法，属于材料科学与生物传感器相结合的技术领域。

背景技术

尽管，农业生产中使用有机磷农药有助于最大限度地减少农作物的损失，但施用在作物上的农药部分粘附在植株表面或经过植株的生理作用将其运转到农作物的根、茎、果实表面。这些残留农药通过食物链进入人体，对人体健康造成巨大危害，包括致突变性、致癌性、和对生殖以及下一代的影响等。另外，严重的食品安全问题还会阻碍农产品和食品的进出口贸易，有损国家食品产业的国际信誉。因此，建立快速、经济、准确的有机磷农药残留检测方法对于提高农产品质量、有效控制食物农药残留引起的中毒事件的发生具有重要的现实意义。

电化学适配体传感技术由于具有高灵敏度、易操作和可实现微型化的特点，得到了广泛的关注和应用。为改善传感器的电化学性能，常采用特定的材料，特别是纳米材料，对工作电极表面进行改性，并作为固定适配体的基体。但是，由于纳米材料的固定以及适配体与目标物的特异性结合作用，电极表面往往形成一种新的界面，电极钝化，不能用于下一次的使用。我们必须进行冗长的处理使其再生，甚至重建传感层来构建新的传感器，成本高且耗时费力。尽管一次性丝网印刷电极的使用，使这一问题大大改善，但还远远没有解决。因此构建可重复利用的电极界面对可再生电化学适配体传感器的制备有重要意义。

聚二甲基硅氧烷是一种广泛应用的疏水性有机高分子材料。氧化石墨烯负载四氧化三铁纳米复合材料生物相容性好、导电性好，并有磁性富集作用。我们尝试用PDMS制作一个自清洁的工作电极，在这个电极上可以消除分子特异性吸附对电极界面的影响，实现电极的再次使用。

发明内容

本发明的目的在于制备一种基于自清洁电极界面的可再生适配体传感器，通过传感器的可再生性节约成本，减小误差，并用于有机磷农药的定性检测。

本发明的技术方案为：在磁场力的作用下，氧化石墨烯-四氧化三铁结合适配体组成的磁捕剂及捕获目标物后的磁捕剂被吸附在自清洁丝网印刷碳电极表面，通过加入目标物前后的电流差评估目标物浓度。具体内容包括：

氧化石墨烯-四氧化三铁磁性纳米材料的制备：将FeSO₄•7H₂O、NaBH₄和氧化石墨烯溶液混匀，然后经过搅拌、超声处理等处理，再分别用水和乙醇磁洗；最后在烘箱内烘干，得到目标磁性纳米材料。

自清洁电极界面的构建：用硫酸对丝网印刷碳电极进行预处理后，将丙酮稀释的聚二甲基硅氧烷滴涂在电极工作区域，制备具有超疏水能力的电极界面，实现自清洁目的。

磁捕剂的制备：将石墨烯-四氧化三铁磁性纳米材料固体放在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）溶液中孵育一定时间，然后用Tris-盐酸缓冲液（Tris-HCl）离心清洗三次，接着加入适配体溶液混匀，在孵育一定时间后再次离心清洗除去未结合的适配体，最后加入Tris-HCl形成磁捕剂溶液。

目标物电化学检测：将磁捕剂与目标物混合反应，得到磁捕剂-目标物复合物；用电化学技术分别检测磁捕剂和磁捕剂-目标物的电化学信号；根据其电信号差定性评估目标物浓度。