一种基于原位生成硫化镉检测地塞米松光电化学传感器的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于原位生成硫化镉检测地塞米松光电化学传感器的制备方法，具体是采用羧基化氮化碳和硫化铋作为基底材料，镉离子功能化的二氧化钛作为抗体标记物，制备一种检测地塞米松的光电化学传感器，属于新型功能材料与生物传感检测技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，兽药在畜禽肉品中的残留较为严重。地塞米松是一种人工合成的肾上腺皮质激素类药物，具有抗炎、抗过敏和抗休克等作用。但是其在动物性食品中的残留，不仅会对人体健康造成直接危害，而且也对畜牧业发展和生态环境造成极大危害。长期食用含兽药残留的食品，会造成兽药在体内蓄积，当其浓度达到一定量时，就会使人体产生多种急性或慢性中毒，能扰乱体内激素分泌，降低机体免疫力，造成肌肉萎缩无力，骨质疏松和生长迟缓等直接危害，而且还会出现发热，精神沉郁，食欲不振，血糖和血压下降等症状。因此，世界各国严格禁止将地塞米松作为生长激素使用，同时普遍限制此药用于动物源性食品，并提出了严格的限量要求。因此，建立一种快速、准确地检测地塞米松残留量的分析方法非常必要。
[0003]监测是保证食品安全的重要环节，因此建立一种快速、简便、灵敏的检测方法十分重要。目前国内外对地塞米松的分析方法主要包括气相色谱-质谱联用技术、高效液相色谱法等。但是，这些检测方法多数存在样品前处理复杂、操作繁琐、所需样品用量大、耗时长等问题，一定程度上不能很好地满足定量分析的需求。因此，为了解决上述问题，本发明提供了一种快速、简单准确、灵敏度和选择性高的光电化学免疫分析方法进行检测。
[0004]光电化学传感器是基于物质的光电转换特性来确定待测物浓度的一类检测装置。光电化学检测方法具有设备简单、灵敏度高、易于微型化的特点，已经发展成为一种极具应用潜力的分析方法，在食品、环境、医药等领域具有广阔的应用前景。
[0005]本实验成功构建了在可见光激发下检测地塞米松的竞争型光电化学免疫传感器。该传感器以羧基化氮化碳和硫化铋纳米棒为基底，利用镉离子功能化的多孔二氧化钛纳米颗粒标记地塞米松抗体，通过滴加硫化钠原位生成窄带系半导体硫化镉作为信号放大材料。本发明制备的基于原位生成硫化镉的竞争型光电化学传感器，具有低成本、高灵敏、特异性好、快速检测、易于制备等优点，实现了在可见光区域对地塞米松的快速、高灵敏检测，有效克服了目前地塞米松检测方法的不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一是利用导电性好、比表面积大、能带匹配好的氮化碳和硫化铋作为抗原捕获基底，制备了一种灵敏度高、特异性强、检测速度快的光电化学传感器。
[0007]本发明的目的之二是通过原位生成的窄带隙硫化镉与二氧化钛之间良好的能带匹配，实现了在可见光区域对药物类激素地塞米松超灵敏检测的目的。
[0008]本发明的技术方案如下:
1.一种基于原位生成硫化镉用于检测地塞米松光电化学传感器的制备方法
(1)羧基化氮化碳纳米片的制备
在陶瓷坩祸中加入5 g的三聚氰胺于马弗炉中500~600 °C煅烧3~5 h，冷却至室温，取0.5-2.0 g的氮化碳加入50-200 mL、2.5-10 mol/L的硝酸水溶液中于120-130 °C回流20-28 h，冷却至室温后，回流产物用超纯水离心洗涤，30~40 °(:真空干燥10~14 h ；
(2)硫化祕纳米棒的制备
1.0-3.0 g的硝酸铋溶解于10~50 mL乙二醇中，通氮气15 min，得溶液A，0.7-2.8 g的硫化钠溶解于5~20 mL乙二醇和10~40 mL超纯水混合液中，均匀搅拌15 min后，得溶液B，所得溶液B在磁力搅拌下逐滴加入溶液A中，得溶液C，再将1.0-3.0 g尿素和5~20 mL超纯水加入混合液C中搅拌15~60 min，混合液转入反应釜中160~200 °C下反应20~28 h，降至室温后，抽真空过滤收集，然后依次用无水乙醇和超纯水各离心洗涤3次，真空60 V干燥；
(3)光电化学传感器的制备
1)将导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；
2)分别取6μ?、2~8 mg/mL羧基化氮化碳溶液和6 μ?、2~8 mg/mL硫化铋溶液依次滴加到ΙΤ0导电玻璃的导电面，室温下晾干，马弗炉中300~500 °C煅烧15~60 min，冷却至室温;
3)在修饰电极表面滴加质量分数为0.01%~0.1%的壳聚糖溶液，依次用0.01 mol/L氢氧化钠溶液和超纯水冲洗电极表面，室温下自然晾干成膜；
4)滴加20PL、质量分数为2.5%~10%的戊二醛，超纯水清洗，室温下自然晾干；
5)滴加6μ?、5~20 Pg/mL的地塞米松半抗原于修饰电极表面，超纯水冲洗电极表面，4°C冰箱中晾干；
6)滴加3PL、质量分数为1%~3%的牛血清白蛋白溶液，以此封闭电极表面上非特异性活性位点，超纯水冲洗电极表面，4 °C冰箱中晾干；
7)滴加6μ?、5 pg/mL~50 ng/mL地塞米松抗原和镉离子功能化二氧化钛抗体孵化物的混合溶液，超纯水冲洗电极表面，4 °(:冰箱中自然晾干，制得一种检测地塞米松的光电化学传感器。
[0009]2.镉离子功能化二氧化钛抗体孵化物的制备
(1)0.01-0.04 mol钛酸四丁酯溶解于15~60 mL乙醇中，加入5~20 mL水，磁力搅拌100?140 min ；
(2)将混合溶液转移至高压反应釜中，100~300°C温度下反应10~14 h ;
(3)所得产物用超纯水和乙醇各离心洗涤3次，80°C下真空干燥11~15 h，制得多孔二氧化钛纳米颗粒；
(4)将制得的10~30mg 二氧化钛加入至50 mL、5~20 mmol硝酸镉溶液中，超声2 min,50 °(:水浴振荡1~4 h，离心水洗；
(5)将7~20mg镉离子功能化的二氧化钛纳米颗粒分散在7.5 mL、1-4 mg/mL聚丙稀胺盐酸盐溶液中，搅拌1 h ； (6)加入100~400μ?、质量分数为1%~ 5%的戊二醛，震荡2 h ；
(7)将所得溶液离心洗涤，用pH7.0的PBS分散，加入100 μ?,50-200 μ g/mL地塞米松抗体震荡20 h，离心洗去多余抗体，分散在2 mL含质量分数为0.5% -2% BSA的pH 7.0的PBS溶液里，于4 °C冰箱中储存以备用。
[0010]3.地塞米松的检测
(1)在所制备的光电化学传感器电极表面，滴加6 μ?、0.1-0.7 mol/L的硫化钠溶液，放置 30-50 min ；
(2 )使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，制备的ΙΤ0修饰电极为工作电极，在10 mL、pH 6.0-8.0的PBS，0.05-0.2 mol/L的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；
(3)用时间-电流法对地塞米松标准溶液进行检测，设置电压为-0.1-0.1 V，运行时间100 S，光源波长为405~450 nm ；
(4)背景电流趋于稳定后，每隔20s开灯持续照射10 s，记录光电流，绘制工作曲线； (5 )将待测的地塞米松样品溶液代替地塞米松标准溶液进行检测。
[0011]本发明的有益成果
(1)该发明采用在电极表面直接滴加硫化钠原位生成窄带隙的硫化镉半导体纳米材料，成本低、操作方法简单，使电极修饰更加均匀。
[0012](2)电极表面原位生成的硫化镉与作为地塞米松载体的二氧化钛具有良好的能带匹配，有效的提高了硫化镉的光电转换效率，使制备的该传感器实现了对地塞米松的超灵敏检测。
[0013](3) g_C3N4与Bi 2S3能带匹配好，有利于光生电子空穴对分离，提高了光电流相应，使得各电极基底材料信号稳定，提高准确度。
[0014](4)本发明利用抗原、抗体之间的免疫反应，提高了检测方法的特异性。
[0015](5)本发明制备的竞争型光电化学免疫传感器，用于地塞米松的检测，响应时间短，检测限低，线性范围宽，稳定性好，可以实现简单、快速、高灵敏和特异性检测。本发明对地塞米松抗原检测线性范围为5 pg/mL ~ 50 ng/mL，检测限达到2 pg/mL。
具体实施方案
[0016]实施例1光电化学传感器的制备
(1)羧基化氮化碳纳米片的制备
在陶瓷坩祸中加入5 g的三聚氰胺于马弗炉中500 °C煅烧3 h，冷却至室温，取0.5 g的氮化碳加入50、2.5 mol/