[发明专利]基于目标响应式3D打印模型与智能手机集成的2,4-二氯苯氧乙酸现场定量检测平台

说明书

一种基于目标响应式3D打印模型与智能手机集成的2,4‑二氯苯氧乙酸(2,4‑D)现场定量检测平台，属于生物传感器技术领域。本发明基于所制备的碳点(CDs)/CoOOH复合材料，碱性磷酸酶可以催化底物L‑抗坏血酸‑2‑磷酸三钠盐产生还原性强的抗坏血酸，有效地将CoOOH纳米片还原为钴离子进而分解CDs/CoOOH复合材料。通过引入2,4‑D以调控CDs/CoOOH复合材料的荧光响应信号来实现对其定量检测。基于此，进一步结合3D打印模型和智能手机应用程序实现荧光图像数据的采集与分析。本发明具有低背景、携带方便、成本低廉等优势，能够对2,4‑D进行现场检测，为食品安全和生命健康的便携式监测提供了新的方法。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及一种基于目标响应式3D打印模型与智能手机集成的2,4-二氯苯氧乙酸现场定量检测平台。

背景技术

2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)是一种苯氧乙酸类除草剂，同时也作为一种植物生长调节剂，在农业生产和环境防疫中应用广泛。然而，该物质为半衰期20～312天的中持久性化学物质，被认为可能对人类致癌的化合物。2,4-D的滥用及处理方法不当将会对众多水生和哺乳动物造成器官损伤、神经行为发育迟缓等危害，所造成的环境和生命安全隐患已经成为公众关注的焦点。目前实验室常规的农药分析方法如高效液相色谱法、质谱法和表面增强拉曼散射法等，可以实现准确、灵敏的分析。然而，由于实验室大型仪器繁琐的操作、耗时的分析以及对外部电源的需求等缺点，在一定程度地限制了这些方法的应用，不能满足农药现场检测的要求。因此，建立一种易操作、低成本、便携化的农药检测平台对环境及生命安全具有重要意义。

近年来，研究人员开发用于检测农药的灵敏、可靠和便携式传感器在现场检测应用方面做出了巨大努力。例如，所建立的基于颜色变化的试纸条方法，具有操作简单、易于携带的优点，但是该方法对于目标物的分析仅限于定性识别，不能识别低浓度农药存在时的细微颜色变化，其准确度也较低。此外，由于尺寸小、可编程、易操作、获取图像分辨率高等优点，基于智能手机的传感分析技术成为实现快速现场检测领域中极具吸引力的方式。尽管该方法获取分析数据的便携性及准确度都得到了有效的提高，然而在数据分析处理方面仍然需要计算机辅助，这对于实现现场检测仍然是一个挑战。另外，环境因素如样品与相机的相对位置，光源强度等，都会对图像的采集和分析产生明显的影响，导致检测重复性差、准确度低等结果。因此，基于现有的便携化检测设备，研发稳定性好、准确度高的便携式生物传感器以建立新型农药检测方法，将为环境安全监测和生命安全监测提供新的视角。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有农药检测技术中存在的测试稳定性差、测试方法繁琐、携带不方便和选择性较低等问题，提供一种基于目标响应式3D打印模型与智能手机集成的2,4-D现场定量检测平台(简称为3D打印模型-智能手机检测平台)，该平台可以准确、简便、高选择性地检测2,4-D的含量。

本发明所述的一种基于目标响应式3D打印模型与智能手机集成的2,4-D现场定量检测平台，其建立方法如下：

(1)首先，将0.8～1.5g柠檬酸和1.5～2.5g尿素加入到5.0～15.0mL N,N-二甲基甲酰胺溶液(≥99.9％)中，搅拌5～15min后放入聚四氟乙烯反应釜，在150～170℃下恒温反应5～8h，冷却后分别经过碱洗(20mL、1.0～1.5mol L^-1氢氧化钠水溶液)、酸洗(25mL、4～6wt％盐酸溶液)、水洗后在15000～18000r min^-1的转速下离心5～15min，冷冻干燥后得到碳点(CDs)；