一种双信号电化学适配体传感器及测定啶虫脒的方法

1.本发明涉及农残分析测定技术领域，特别是涉及一种基于多孔cu-mof纳米材料的双信号传感器以及用其测定啶虫脒的方法，包括双信号传感器制备步骤和使用该传感器测定啶虫脒的操作方法等；这种传感器是以cu-mof自身的电化学信号及dna自产生电流两个电化学信号输出，可检测啶虫脒含量，构建过程简捷快速，准确度高，灵敏度好。


背景技术：

2.随着农产品农药污染事件频繁发生，全世界对农产品质量安全问题给与高度关注，因此构建一种快速，准确及高灵敏检测农药残留的分析方法格外重要。电化学传感因其快速响应，灵敏度高，操作简单，制备成本低等优势被广泛应用于各个领域。在传统的电化学适配体传感器中，适配体作为目标物捕获分子，具有灵敏度好、选择性好等优点。众所周知，dna的磷酸根和钼酸根反应，生成的磷钼杂多酸在电极表面产生氧化还原峰。利用这种由dna自身产生电流信号构建传感器，作为信号探针并捕获目标物，简化了传感器的构建过程。但大部分电化学传感器仅包含单个响应信号，由于许多因素，包括基底电极特性和复杂的检测环境导致重现性不够理想，单信号传感器难以满足高精度和准确定量的生物传感器的要求。因此，为了克服上述问题，研制一种能够产生多种信号的传感器是非常必要的，获得的信号相互验证，有效避免假阳性或假阴性结果，提高电化学传感器的稳定性和可靠性。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是针对上述农残传感分析中的缺点，构建一种能够用于准确、高灵敏检测农药残留啶虫脒的双信号电化学适配体传感器。本发明要解决的技术问题是利用同一测试中利用功能材料及dna链自身能够产生不同的电化学输出信号，相互验证并相互支持，用于啶虫脒的检测，提高传感器的稳定性和可靠性。
4.本发明的技术方案为：采用多孔cu-mof纳米材料修饰纳米金，负载啶虫脒适配体互补链，cdna与电极表面的适配体杂交形成双链结构，构建双信号电化学传感器；cu-mof具有大比表面积和分层孔，可自身产生电流，在电位0.05 v产生氧化还原峰；dna的磷酸根可与钼酸根反应，生成的磷钼杂多酸可在0.23 v处产生氧化还原峰；当啶虫脒存在时，适配体与啶虫脒结合，dna双链解螺旋，使得信号标签脱落；在同一体系中，由cu-mof及dna链同时电化学产生信号，相互验证。具体方案为：1. 基于多孔cu-mof纳米材料的双信号电化学适配体传感器，有两种相互验证的电流输出信号：以多孔cu-mof纳米材料用于负载啶虫脒适配体的互补链cdna，用于负载及催化放大信号；cu-mof自身产生电化学信号，实现信号输出；dna可与钼酸钠反应产生电化学信号，形成双信号输出；2.所述的cu-mof，其特征在于，其制备方法如下：将0.435 g的cu(no3)2·
3h2o，0.62 ml的乙酸、0.50 ml三甲胺和12 ml乙醇的混合物在室温下搅拌1小时后，将h3btc苯三甲酸（0.210g，1.0mmol）加入溶液中并搅拌2小时以形成均匀溶液；将混合物转移到高压釜
中，并在85 ℃加热24小时。离心回收固体，用无水乙醇洗涤3次；最后，将产物在65 ℃下用乙醇处理12小时，干燥后，获得cu-mof；3. 所述双信号电化学适配体传感器，其构建方法如下：（1）移取20 μl haucl4（1%wt）和2 ml 2 mm冰的nabh4加入到cu-mof溶液中，持续搅拌1 h后，离心洗涤得到au nps/cu-mof，将其分散到2 ml无水乙醇存储备用；取啶虫脒适配体链的互补链（cdna）溶液（50 μl，10-7 m）加入到500 μl上述制备的au nps/cu-mof溶液中培养过夜，制得cu-mof@aunps/cdna；（2）将处理好的玻碳电极gce在1%氯金酸溶液中-0.1 v下恒电位运行120 s，制得au nps/gce修饰电极；（3）在该修饰电极上滴加10 μl 10-7 m啶虫脒适配体apt，4 ℃下孵育12 h，得apt/au nps/gce，然后以mch封闭非特异性位点；（4）在电极表面上滴加10 μl cu-mof@aunps/cdna，37 ℃下孵育1 h，再以ph 7.8的pbs缓冲液冲洗，得cu-mof@aunps/cdna/apt/au nps/gce；4. 所述的双模式适配体传感器用于检测啶虫脒，方法如下：（1）将不同浓度的啶虫脒农药滴加在构建的传感器表面，37 ℃孵育1 h，后滴加5 μl 10 mm na2moo4反应20 min，以ph 7.8的pbs缓冲液冲洗；（2）以适配体传感器为工作电极，ag/agcl电极为参比电极，铂电极为辅助电极；在0.5 m硫酸溶液中，于-0.3~0.5 v电位区间进行swv扫描，并记录氧化峰电位及电流强度。
5.本发明的有益效果为：1.本发明利用dna自产生电流特性，既作为目标物捕获分子又作为信号探针，简化传感器构建过程，操作简便，节约时间；2.本发明合成的cu-mof具有高比表面积和可控的孔隙结构，增加了活性位点，提高吸附容量，提高了传感器的检测性能；3.双信号作用机理，不同信号之间相互验证、相互支持，有效避免其他因素干扰，提高检测的准确性；4.本发明传感器灵敏度高，准确性好，可以实现对农残啶虫脒的快速、高效检测。
6.附图说明：图1所示为不同浓度啶虫脒的swv图其中, 1
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0 m；图2所示为cu-mof探针(a)和dna信号探针(b)对应的线性曲线。
7.具体实施方式：为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
8.实施例1多孔cu-mof的制备：将0.435 g的cu(no3)2·
3h2o，0.62 ml的乙酸、0.50 ml三甲胺和12 ml乙醇的混合物在室温下搅拌1小时后，将h3btc苯三甲酸（0.210g，1.0mmol）加入溶液中并搅拌2小时以形成均匀溶液；将混合物转移到高压釜中，并在85 ℃加热24小时。离心回收固体，用无水乙醇洗涤3次；最后，将产物在65 ℃下用乙醇处理12小时，干燥后，获得cu-mof。
9.实施例2 双信号适配体传感器制备：（1）移取20 μl haucl4（1 %wt）和2 ml 2 mm冰的nabh4加入到cu-mof溶液中，持续搅拌1 h后，离心洗涤得到au nps/cu-mof，将其分散到2ml无水乙醇存储备用；取啶虫脒适配体链的互补链（cdna）溶液（50 μl，10-7 m）加入到500 μl上述制备的au nps/cu-mof溶液中培养过夜，制得cu-mof@aunps/cdna；（2）将处理好的玻碳电极gce在1%氯金酸溶液中-0.1 v下恒电位运行120 s，制得au nps/gce修饰电极；（3）在该修饰电极上滴加10 μl 10-7 m啶虫脒适配体apt，4 ℃下孵育12 h，得apt/au nps/gce，然后以mch封闭非特异性位点；（4）在电极表面上滴加10 μl cu-mof@aunps/cdna，37 ℃下孵育1 h，再以ph 7.8的pbs缓冲液冲洗，得cu-mof@aunps/cdna/apt/au nps/gce。
10.实施例3 双信号适配体传感器用于检测啶虫脒的方法：（1）将不同浓度的啶虫脒农药滴加在构建的传感器表面，37 ℃孵育1 h，后滴加5 μl 10 mm na2moo4反应20 min，以ph 7.8的pbs缓冲液冲洗；（2）以适配体传感器为工作电极，ag/agcl电极为参比电极，铂电极为辅助电极；在0.5 m硫酸溶液中，于-0.3~0.5 v电位区间进行swv扫描，并记录氧化峰电位及电流强度。分别绘制工作曲线，同时测定传感器线性范围和检测限。结果表明，cu-mof信号探针对应的线性方程为di=2.9915lgc+45.5551 (r2=0.9904)，线性范围为0.01 pm~0.01 μm，检测限为3.33 fm；dna作为信号探针对应的线性方程为di=1.9028lgc+28.9768 (r2=0.9972)，线性范围为0.01 pm~0.01 μm，检测限为3.47 fm。
11.实施例4 适配体传感器使用条件的优化本发明对适配体孵育温度、孵育时间和与钼酸钠反应时间进行了条件优化。结果表明，峰电流随孵育温度先增大后减小，在37 ℃下达到最大；当适配体的孵育时间小于60分钟时，随着孵育时间的增加，峰电流随之增大，之后随着孵育时间的增加峰电流趋于稳定；峰电流随着钼酸钠的反应时间的增加峰电流逐渐增大，在20 min时峰电流达到最大值，20 min后峰电流趋于稳定，此时钼酸钠已经反应完全。选择适配体的孵育温度为37 ℃、孵育时间为60 min、与钼酸钠的反应时间为20 min为最优条件。