一种检测毒死蜱的电化学免疫传感器及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测农药残留的电化学免疫传感器及其制备方法与应用，具体涉 及一种检测农药毒死蜱的电化学免疫传感器及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 毒死蜱[chlorpyrifos，0,0-二乙基-0-(3,5,6-三氯-2-吡啶基）硫代磷酸酯] 是一种世界范围内广泛应用的高效杀虫剂，可用在粮食、蔬菜、水果及经济作物的害虫防 治，由于毒死蜱广泛地应用于农业生产上，在粮食、环境样品等方面引起的残留问题已有所 报道，对人们的健康构成了潜在的威胁。目前，对药物残留的检测主要方法是气相色谱-质 谱和液相色谱_串联质谱法及酶联免疫试验，这些检测方法须有高档的检测仪器且样品前 处理复杂，酶联免疫检测技术虽然可加快检测的方法，但是检测成本较高，检测尚需要较高 的要求，无法实现大量样品的快速现场检测。而电化学免疫传感器具有灵敏、快速、特异性 强、对样品无需特殊处理的优点，因此，近年来对于农药毒死蜱残留的电化学免疫传感器有 了较多的研宄应用，Fe 304电化学免疫传感器的生物膜放在空气中容易被氧化，保质期短，贮 存条件不容易达到；例如现有技术CN201410142965. 4公开了一种检测毒死蜱的免疫传感 器的制备方法，是在经过清洗、活化和性能测试的裸玻碳电极表面滴涂镍铝水滑石-石墨 烯复合液，然后用空壳纳米金进行修饰，再在修饰后的电极上固定毒死蜱单克隆抗体，最后 用牛血清蛋白封闭，得到检测毒死蜱的免疫传感器，该发明制备的免疫传感器具有灵敏度 高，成本低，检测速度快，稳定性好，且样品回收率高的特点，适用于果蔬中毒死蜱残留量的 快速检测，
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种检测毒死蜱的电化学免疫传感器。
[0004] 本发明进一步所要解决的技术问题是，提供一种检测毒死蜱的电化学免疫传感器 的制备方法。
[0005] 本发明进一步所要解决的技术问题是，提供一种利用检测毒死蜱的电化学免疫传 感器检测毒死蜱的方法。
[0006] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种检测毒死蜱的电化学免疫传感 器，包括工作电极、参比电极、辅助电极，所述工作电极由基底电极表面依次固定萘酚膜，纳 米四氧化三钴/聚苯胺复合膜（nan〇-C 〇304/PAN)，毒死蜱人工抗原，并以牛血清蛋白（BSA) 封闭非特异性活性位点。
[0007] 进一步，所述基底电极为IT0玻璃电极，所述参比电极为Ag/AgCl电极，所述辅助 电极为铂电极；所述毒死蜱人工抗原是毒死蜱人工免疫抗原或包被抗原。
[0008] 本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种检测毒死蜱的电化学免疫 传感器的制备方法，包括以下步骤：首先在预处理的基底电极表面滴加萘酚溶液，烘干；接 着滴加纳米四氧化三钴/聚苯胺复合材料，烘干；再滴加戊二醛溶液活化，清洗，氮气吹干； 然后滴加毒死蜱人工抗原，分别孵育，过夜，清洗，烘干，最后滴加牛血清蛋白缓冲液封闭。
[0009] 进一步，所述检测毒死蜱的电化学免疫传感器的制备方法包括以下步骤：
[0010] ⑴基底电极的预处理：将基底电极切成4X lcm，乙醇超声清洗，烘干，用绝缘胶 将探头面积封至lcm2,再依次用洗洁精、丙酮、乙醇、去离子水中各超声清洗5~lOmin，氮 气吹干，备用；
[0011] ⑵纳米四氧化三钴/聚苯胺复合材料的制备：将0. 3~0. 4g十六烷基三甲基溴 化铵溶解在45~55mL蒸馏水中，加入0. 2~0. 4g的四氧化三钴纳米颗粒，超声分散、搅拌 4. 5~5. 5h后加入150~200 y L苯胺，持续搅拌0. 5~1. 5h，加入相当于苯胺物质的量 1. 5倍的柠檬酸，搅拌9. 5~10. 5h，加入与苯胺物质的量等量的硫酸铵，继续搅拌11. 5~ 12. 5h后停止反应，将反应后的产物进行抽滤，保留滤饼，依次用去离子水和无水乙醇多次 洗涤至滤液无色，将滤饼置于真空烘箱中60°C干燥4小时即得nan〇-C 〇304/PAN复合材料， 备用；
[0012] (3)基底电极的表面修饰：首先在步骤⑴备用的基底电极表面滴滴加50~ 60 yL 1.25%萘酚溶液，烘干；接着滴加100~120 yL 1:800稀释的步骤（2)中备用的纳 米钴-四氧化三钴/聚苯胺复合材料，烘干；再接着滴加100~120 y L 0. 25 %戊二醛溶液， 常温下活化2~3h后，用水冲洗干净并用氮气吹干，然后滴加100~120 yL 1:1600稀释 的毒死蜱人工抗原，分别于37°C下孵育3~4h，过夜，用0.0 lmol/L，pH7. 2~7. 6的PBS缓 冲液冲洗干净，烘干；
[0013] (5)非特异性活性位点的封闭：将表面修饰后的基底电极滴加100~120 y L 5mg/ mL牛血清蛋白缓冲液放于37°C恒温封闭5~6h，取出用0.0 lmol/L，pH7. 2~7. 6的PBS缓 冲液冲洗干净，即得电化学免疫传感器。
[0014] 本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种利用检测毒死蜱的电化学 免疫传感器检测毒死蜱的方法，包括以下步骤：
[0015] (1)修饰工作电极：先将电化学免疫传感器的工作电极滴加毒死蜱单克隆抗体溶 液和毒死蜱标准品组成的混合液，放于37°C下孵育50~70min，取出用0. 008~0. 012mol. I71 pH 7. 2~7. 6的PBS缓冲液反复冲洗干净，随后滴加纳米铜棒标记的IgG-HRP抗体， 37°C下孵育30~45min，取出用0? 008~0? 012mol. I71 pH 7. 2~7. 6的PBS缓冲液反复 冲洗干净，备用；
[0016] ⑵建立工作曲线：将步骤⑴中修饰后的工作电极与参比电极、辅助电极分别插 入体积比为1 : 1 : 1，物质的量之比满足0.1 : 5 : 5的氯化钾、亚铁氰化钾和铁氰化钾 混合成pH 7. 4缓冲液中组装成的三电极系统，在不断搅拌下加入相当于毒死蜱单克隆抗 体溶液和毒死蜱标准品组成的混合液体积的0. 1倍的0. 4mol/L~0. 5mol/L的双氧水，测 定不同浓度毒死蜱标准品的电流值，毒死蜱标准品浓度与相应的电流值之间的函数关系， 即为电化学免疫传感器工作曲线；
[0017] (3)测定毒死蜱：利用步骤（1)修饰后的工作电极在-0. 8~0. 8V的范围内进行 循环伏安扫描，测定毒死蜱待测溶液中的电流值，然后根据步骤（2)获得的工作曲线，即可 计算出待测溶液中毒死蜱的浓度。
[0018] 进一步，步骤⑴中，所述纳米铜棒标记的IgG-HRP抗体是由用碱液调节CuNRs溶 液的pH至8~10,接着将体积比1:1的IgG-HRP和lmg/mLHRP混合液滴加入CuNRs溶液 中，揽样 10 ~20min 后，在 8000 ~12000rpm 下离心 15 ~25min，然后用 O.Olmol/L pH 7.4 的PBS进行2~5次洗涤，最后将所得CuNRs-IgG-HRP分散在lml PBS缓冲液中制备而成。 [0019] 进一步，步骤（3)中，所述循环伏安扫描速率为50mV/s。
[0020] 本发明之检测农药毒死蜱的电化学免疫传感器将免疫化学的专一性和酶化学的 灵敏性融为一体，以四氧化三钴作为纳米材料，该原料易获得，具有稳定、标记牢固、不干扰 抗原抗体反应、样品处理简单、检测速度快、携带便捷等优点，并且c〇304的电化学免疫传感 器的生物膜放在空气中不容易被氧化，保质期长，贮存条件容易达到，与大型仪器检测技术 比，更适合于现场检测，同时检测多种低残留的药物，有望与生物芯片的高通量检测技术结 合，从而创造快速、便捷、高效率、多残留同时检测的新型仪器，在检测技术上是个划时代的 突破。
【附图说明】
[0021] 图1为毒死蜱半抗原合成质谱图。
[0022] 图2为毒死蜱人工抗原紫外全波长扫描图。
[0023] 图3为免疫电极的制备流程图（以IT0玻璃电极为基础，按上述步骤进行层层修 饰，制备出具有生物活性的免疫电极）。
[0024] 图4为本发明毒死蜱检测原理图。
[0025] 图5为循环伏安原理图。
[0026] 图6为本发明优化曲线图。
[0027] 图7为毒死蜱电化学免疫传感器工作曲线图。
[0028] 图8为本发明三角波电位扫描法实验线路。其中，（a)是三种电极的连接形式，（b) 是三角波电位扫描实验线路，通过G外控来实现对电路施加循环伏安法所需要的三角扫描 电压。工作电极（WE)，参比电极（RE)和辅助电极（CE)。参比电极用来定点位零点，电流流 经工作电极和辅助电极，工作电极和参比电极构成一个不通或基本少通电的体系，利用参 比电极电位的稳定性来测量工作电极的电极电势。工作电极和辅助电极构成一个通电的体 系，用来测量工作电极通过的电流。利用三电极测量体系，来同时研宄工作电极的点位和电 流的关系。
[0029] 图9为循环伏安法验证图。其中，（a)裸电极；(b)萘酚修饰的电极；(c) nan〇-C 〇304/PAN修饰的电极；(d)抗原修饰的电极；（e)毒死蜱抗体修饰的电极；各修饰电 极在体积比为1:1:1的〇. lmol/L氯化钾、5mmol/L亚铁氰化钾和5mmol/L铁氰化钾混合制 成1/15!11〇1.17 14117.4缓冲液中循环伏安扫描（〇0图，实验结果符合设计的原理，达到预 想。
[0030] 图10为传感器组装图。其中，（a)是总体布局图；(b)是操作界面设计图；（c)是 检测池；⑷是检测过程。（c)图解释：工作方式：通过选项卡，选择其工作方式[包括：正 负极转换，负载选择，通断路，自己设定等选项]。
[0031] 显示区：主要显示电流（量程0~lOOyA)，电压（量程0~10v)
[0032] 校正区：通过空白值来校正电流，电压表的数据显示。（起校零的作用，扣除空白 值）。
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