[发明专利]一种用于奶牛产乳热钙浓度检测生物传感器制备及方法

说明书

本发明公开了一种用于奶牛产乳热钙浓度检测生物传感器的制备，包括以下步骤：单壁碳纳米管(SWNT)的羧化过程：将单壁碳纳米管放置在浓硝酸和浓硫酸体积比为1:3的混合溶液6小时；用足够的Milli‑Q纯化水冲洗SWNT，直至水的pH达到中性；将处理后的SWNT放入真空炉中，并在80℃下加热60分钟；1mg SWNT溶解超声处理均匀的分散到2mL二甲基甲酰胺溶液中。优点在于：通过使用本发明的生物传感器，可以有效的对奶牛血钙含量进行检测，相比于现有奶牛血钙检测方法其具有精度高，检测速度快，对于生产中引发的奶牛瘤胃鼓气、真胃变位、子宫内膜炎、乳房炎等疾病的监测提供有力的数据参考，通过生物传感器的使用有效的对奶牛的血钙含量进行长期监测。

技术领域

本发明涉及生物传感器领域，具体是指一种用于奶牛产乳热钙浓度检测生物传感器制备及方法。

背景技术

钙在动物生命过程有血液凝固，神经传导、细胞膜通透性、肌肉收缩、酶活性、激素释放等多种生理功能。围产期奶牛会非泌乳阶段到泌乳阶段的转变，体内钙会从胎儿向乳腺转变，面临从生理、消化、代谢等方面的巨大改变。在分娩前，奶牛每天只需要摄入约30g钙(15g粪尿损失和15g胎儿发育)，可通过胃肠道的吸收满足需要；分娩后大量泌乳导致奶牛体内血钙的大量流失，维持奶牛钙平衡需要50g/d，但是奶牛分娩前后的食欲和消化功能会降低，如果奶牛不能及时补充、维持钙代谢的平衡时，会引起血钙的降低。

奶牛血浆缺钙会引起营养代谢疾病产乳热，其特征为低钙、侧卧、意识下降、反刍停止，最终昏迷。随着奶牛产奶量的不断提高，围产期奶牛患低血钙症和产乳热的发生率不断也提高，超过50％的经产奶牛在泌乳开始时，难以适应大量乳钙合成需求而引起血钙的降低，出现低血钙症。引起的奶牛产后瘫痪会增加奶牛患子宫炎、酮病、胎衣不下、真胃移位和子宫脱出等疾病的风险，进而降低奶牛产奶量和使用年限，导致牛的死淘率大量增加，给养殖业带来损失。

血钙浓度监测是产乳热诊断的最基本方法。当血钙浓度低于2.0mmol/L则被诊断为亚临床产乳热，当血钙低于1.5mmol/L时，则被诊断为临床产乳热。也有研究以血钙低于2.12mmol/L作为亚临床低血钙的标准，而临床低血钙是血钙浓度低于1.4mmol/L。亚临床低血钙通常不表现临床低血钙所有的临床症状，容易被兽医和管理人员忽略。但亚临床低血钙奶牛的血钙不足，机体的肌肉活动会受到影响，容易导致奶牛瘤胃鼓气、真胃变位、子宫内膜炎、乳房炎等疾病，因此也需要引起重视。而血钙浓度的最低值一般出现在产后12至24h，因此该时间段采集奶牛血液进行血钙的监测可更好地反应奶牛的低血钙程度；现有技术中对于奶牛血钙含量检测的精度不够准确，对于血钙监测的方法不够完善，容易导致因低血钙监测的不利引发后续奶牛疾病，对生产造成较大影响，因此，亟待研发一种用于奶牛血钙浓度检测、监测的优化方法。

发明内容

本发明解决的问题是对于在奶牛血钙检测方面的不足，提供一种精确、有效的奶牛血液中血钙的监测以及浓度检测的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种用于奶牛产乳热钙浓度检测生物传感器的制备，包括以下步骤：

(1)单壁碳纳米管(SWNT)的羧化过程：将单壁碳纳米管放置在浓硝酸和浓硫酸体积比为1:3的混合溶液6小时；用足够的Milli-Q纯化水冲洗SWNT，直至水的pH达到中性；将处理后的SWNT放入真空炉中，并在80℃下加热60分钟；1mg SWNT溶解超声处理均匀的分散到2mL二甲基甲酰胺溶液中。

(2)裸玻碳电极放置在0.3μm和0.05μm的Al₂O₃粉中进行打磨，祛除表面杂质、使表面平整，用去离子水和乙醇清洗超声清洗打磨后的玻碳电极表面；

(3)将抛光的玻碳电极浸入乙醇与3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液配比19:1的混合溶液中30分钟，取出后用足够的超纯水冲洗；

(4)在玻碳电极表面滴涂3μL单壁碳纳米管溶液，在60℃的恒温箱中退火30分钟，然后高纯水冲洗掉表面附着力差的单壁碳纳米管残留物；