一种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的构建及检测方法_3

文档序号:9488278阅读:来源:国知局
条件下测试光 电流,并记测试结果,根据结果拟定钾离子浓度-光电流定量关系方程;
[0048] (3)将钾离子核酸适配体基光电化学传感器浸入尿液中,根据步骤(2)中拟定的 钾离子浓度-光电流定量关系方程,测算待测尿液中钾离子的浓度。
[0049] 检测结果显示,随着钾离子溶液浓度的升高,光电流的大小在一定浓度范围内也 呈现定量的变化。为了更好地阐明本方法的特异性,我们考察了实际样品中可能存在的干 扰物,如Na+,Ca2+,順4+,Mg2+,Cu2+,Zn2+,Al3+对本方法的影响,对照实验按上述步骤进行。
[0050] 图7为不同电极在0.lmolLbH7. 0磷酸盐缓冲溶液中、偏电位为0. 2V及250W 的模拟太阳光照射条件下的光电流响应(a、氧化锌纳米棒;b、16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳 米棒;c、16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒+0. 5μπιο?L1槲皮素;d、修饰有钾离子核酸适配 体的16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒+0. 5μπιο?L1槲皮素;e、d体系+0. 186nmolL1钾 离子);从上图可以看出,16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒前(a)后(b),光电流增大1.6 倍,表明锰掺杂促进了载流子对的有效分离;槲皮素作为有效的电子供体,在本方案中, 0. 5μmolL1槲皮素促进光电流增大50% ;修饰有钾离子核酸适配体的16 %摩尔比锰掺杂 氧化锌纳米棒光阳极电流增大11 %,表明有可能有部分的碱基被氧化;0. 186nmolL1钾离 子的加入,光电流下降了 34%,表明G-四联体的行成阻碍了作为电子供体的槲皮素到达电 极表面。
[0051] 图8为修饰有钾离子核酸适配体的16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极结合 不同浓度的钾离子(〇, 〇· 012, 0· 046, 0· 186, 0· 743, 2. 970, 11. 901nmolL3 后在 0·lmol LbH7. 0磷酸盐缓冲液中含有0. 5μmolL1槲皮素的光电流相应(从上往下),偏电位为 0. 2V、入射光功率为250W;插图为其线性校正曲线;为了进一步提高光电化学传感器的检 测灵敏度,优化了不同摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极的制备,结果表明16%摩尔比锰 掺杂得到了最佳的光电流;同时优化了作为电子供体的槲皮素的量,结果表15mLlmmolL1 的槲皮素起到最佳促进载流子对分离的效果。
[0052] 图9为不同摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极在30mL0.lmolLbH 7.0磷酸盐 缓冲液中的光电流相应;16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极在含有lmmolL1不同体 积的槲皮素溶液中的光电流响应;偏电位为〇. 2V、入射光功率为250W;为了进一步提高光 电化学传感器的检测灵敏度,优化了不同摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极的制备,结果 表明 16%摩尔比锰掺杂得到了最佳的光电流;同时优化了作为电子供体的槲皮素的量,结 果表明15mLlmmolL1的槲皮素起到最佳促进载流子对分离的效果。
[0053] 图10为常见的10倍的干扰离子如Na+,Ca2+,NH4+,Mg2+,Cu2+,Zn2+,Al3+及等倍的上 述离子的混合物对16%摩尔比猛掺杂氧化锌纳米棒光阳极在30mL0.lmolI^pH7. 0磷酸 盐缓冲液含有15μLlmmolL1槲皮素溶液中的光电流的影响比例,偏电位为0. 2V、入射光 功率为250W;从上图可以看出,10倍的干扰离子如Na+,Ca2+,順4+,Mg2+,Cu2+,Zn2+,Al3+及等倍 的上述离子的混合物对钾离子核酸适配体传感器不构成干扰,表明该传感器具有很好的选 择性。
[0054] 实施例2 :-种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的构建方 法,包括如下步骤:
[0055] (1)采用体积比为1:1:40的氨水、双氧水和水的混合溶液对ΙΤ0导电玻璃电极进 行清洗,然后用水冲洗干净后置于空气中晾干待用;
[0056] (2)将步骤(1)中晾干后的ΙΤ0导电玻璃电极浸入硝酸锌、硝酸钾和硫酸锰的混合 溶液中进行电化学沉积,相对于银/氯化银电极的沉积电位为-〇. 8V,沉积温度为60°C,沉 积时间为150min,沉积后得到Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极,所述混合液中硝酸锌溶 液的浓度为〇. 8mmolL\硝酸钾溶液的浓度为0. 15molL\混合溶液中所述Μη2+与Ζη2+的 摩尔比为8%。
[0057] (3)用水清洗步骤⑵中的Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极,清除电极表面结 合不牢的物质,在60°C条件下干燥150min,得到结构稳固的直径为5mm的圆形Μη掺杂树技 状氧化锌纳米棒光阳极薄膜;
[0058] (4)制备树技状氧化锌纳米棒光阳极,作为参照电极,其制备方法与上述步骤的区 别仅在于不添加硫酸锰;
[0059] (5)将步骤(3)中得到的Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极浸入l.OmL含有 0. 5μmolL1钾离子核酸适配体的磷酸盐缓冲溶液体系中,在20 °C条件下自组装10h,将 钾离子核酸适配体固定在Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极表面,用0. 15molL1磷酸盐 缓冲溶液洗去表面组装不牢的钾离子核酸适配体,得到钾离子核酸适配体基光电化学传感 器。
[0060] 本发明中所述的一种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的检 测方法,包括如下步骤:
[0061] (1)将制备好的钾离子核酸适配体基光电化学传感器浸入含钾离子浓度分别为 0· 012、0· 046、0· 186、0· 743、2. 970、1L901nmolL1 的溶液中,在 30°C条件下静置5min后用 0. 15molL1的磷酸盐缓冲溶液和水交叉洗涤,清洁表面未结合牢固的钾离子;
[0062] (2)将结合钾离子后的光电化学传感器浸入30mLpH为7的含有槲皮素的磷酸盐 缓冲溶液中,所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为〇. 15molL1,所述槲皮素浓度为lmmolL1,体积 为10mL采用电流-时间实验技术,在偏置电位为0. 1V、300W的模拟太阳光照条件下测试光 电流,并记测试结果,根据结果拟定钾离子浓度-光电流定量关系方程;
[0063] (3)将钾离子核酸适配体基光电化学传感器浸入尿液中,根据步骤(2)中拟定的 钾离子浓度-光电流定量关系方程,测算待测尿液中钾离子的浓度。
[0064] 检测结果显示,随着钾离子溶液浓度的升高,光电流的大小在一定浓度范围内也 呈现定量的变化。为了更好地阐明本方法的特异性,我们考察了实际样品中可能存在的干 扰物,如Na+,Ca2+,順4+,Mg2+,Cu2+,Zn2+,Al3+对本方法的影响,对照实验按上述步骤进行。
[0065] 实施例3 :-种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的构建方 法,包括如下步骤:
[0066] (1)采用体积比为1:1:30的氨水、双氧水和水的混合溶液对ΙΤ0导电玻璃电极进 行清洗,然后用水冲洗干净后置于空气中晾干待用;
[0067] (2)将步骤(1)中晾干后的ΙΤ0导电玻璃电极浸入硝酸锌、硝酸钾和硫酸锰的混合 溶液中进行电化学沉积,相对于银/氯化银电极的沉积电位为-1. 2V,沉积温度为100°C,沉 积时间为90min,沉积后得到Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极,所述混合液中硝酸锌溶 液的浓度为〇. 3mmolL\硝酸钾溶液的浓度为0. 05molL\混合溶液中所述Μη2+与Ζη2+的 摩尔比为30%。
[0068] (3)用水清洗步骤(2)中的Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极,清除电极表面结 合不牢的物质,在100
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