用于检测铅的适配体传感器及其制备方法和应用_2

文档序号:9842715阅读:来源:国知局
0032] 图1为本发明实施例1中适配体传感器的自组装过程示意图。
[0033] 图2为本发明实施例1中纳米多孔金的扫描电镜图。
[0034] 图3为本发明实施例3中铅离子浓度对数值与库仑值差的线性回归曲线图。
[0035]图4为本发明实施例4中Tris-acetate缓冲溶液pH的优选图。
[0036] 图5为本发明实施例5中适配体传感器的反应时间图。
[0037] 图6为本发明实施例6中溶液中三氯化六铵合钌浓度优选图。
[0038] 图7为本发明实施例7中适配体传感器检测不同重金属离子得到库仑变化图。
[0039] 图8为本发明实施例10中核酸适配体传感器重复性检测结果图。
【具体实施方式】
[0040] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而 限制本发明的保护范围。
[0041] 以下实施例中所采用的原料和仪器均为市售。
[0042] 实施例1
[0043]参照图1,一种基于金纳米材料用于检测铅的适配体传感器,包括一在三电极系统 中用作工作电极的玻碳电极,玻碳电极的反应端表面修饰有纳米多孔金,纳米多孔金通过 物理吸附固定于玻碳电极的反应端表面,DNAzyme探针通过金硫共价键固定在上述玻碳电 极的反应端表面;纳米金标记的单链DNA探针与DNAzyme探针通过碱基互补配对连接形成双 链DNA探针。参照图2纳米多孔金的扫描电镜图。
[0044] DNAzyme探针为SEQ ID NO. 1的核苷酸序列,具体为:
[0045] 5 ' -SH- (CH2) 6-TTTCATCTCTTCTCCGAGCCGGTCGAAATAGTGAGT-3 '
[0046] 纳米金标记的单链DNA探针为SEQ ID N0.2的核苷酸序列,具体为:
[0047] 5 ' -SH- (CH2) 6-ACTCACTATArGGAAGAGATG-3 '。
[0048] 其中,DNAzyme探针中的"CATCTCTTC"与纳米金标记的单链DNA探针中的 "GAAGAGATG"互补配对连接;DNAzyme探针中的"ATAGTGAGT"与纳米金标记的单链DNA探针中 的"ACTCACTAT"互补配对连接。
[0049] 当待测水体中存在铅离子时,适配体传感器中纳米金标记的基质单链DNA探针会 在r位点发生断裂,使得标记有纳米金的部分单链DNA脱离电极表面,从而得到溶液中铅离 子的浓度。
[0050] 实施例2
[0051] -种用于检测铅的适配体传感器的制备方法,包括以下步骤:
[0052] S1、修饰纳米多孔金:制作一玻碳电极,将纳米多孔金通过物理吸附固定于玻碳电 极的反应端表面得到纳米多孔金修饰的玻碳电极。
[0053]纳米多孔金的制备方法为:将金银合金置于浓硝酸溶液中,反应16h,待银完全腐 蚀,再用超纯水清洗,并调节pH至中性,得到所述纳米多孔金,参照图2纳米多孔金的扫描电 镜图。
[0054] S2、组装DNAzyme探针:将步骤S1制备的纳米多孔金修饰的玻碳电极浸泡于含有1μ Μ的DNAzyme探针、10mM的pH为8.0的Tris-acetate缓冲溶液、ImM的TCEP溶液的混合溶液中 (DNAzyme探针的浓度为1~5yM、Tris-acetate缓冲溶液的浓度为10~20mM、TCEP溶液的浓 度为1~5mM,均可以实施),在室温下反应13h,得到组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰 的玻碳电极。DNAzyme探针通过金硫共价键固定在步骤S1得到的玻碳电极的反应端表面。 [0055] S3、用巯基乙醇占据位点:在步骤S2得到的玻碳电极反应端表面滴加5yL浓度为 ImM的巯基乙醇溶液,在室温下反应lh,然后用10mM的pH为8.0的Tris-acetate缓冲溶液冲 洗掉没有连接上的DNAzyme探针和疏基乙醇(疏基乙醇溶液的浓度为1~5mM、Tris_acetate 缓冲溶液的浓度为1 〇~20mM,均可以实施),得到有巯基乙醇占据位点并组装有DNAzyme探 针的纳米多孔金修饰的玻碳电极。
[0056] S4、将步骤S3得到的玻碳电极浸泡在纳米金标记的DNA探针溶液中培养16h,使 DNAzyme探针与DNA探针互补配对连接形成双链DNA探针,完成适配体传感器的制备。
[0057] 纳米金标记的DNA探针的制备方法为:将lyL浓度为0.5μΜ、ρΗ为5.2的acetate缓冲 溶液和1.5yL浓度为10mM的TCEP溶液混合得到混合溶液,将9yL浓度为ΙΟμΜ的DNA探针加入 到上述混合溶液中进行活化(将1~5μΙ^?度为0.5μΜ、ρΗ为5.2的acetate缓冲溶液和1.5~5 yL浓度为10mM的TCEP溶液混合得到混合溶液,将9~15yL浓度为10μΜ的DNA探针加入到上述 混合溶液中进行活化,均可以实施),然后加入1.0mL浓度为10ηΜ的纳米金溶液,室温下避光 反应16h得到纳米金标记的DNA探针。
[0058] 上述纳米金溶液的制备方法为:取lOOmL浓度为O.lg/L的氯金酸水溶液(100~ 200mL氯金酸水溶液均可实施)加热至沸腾并保持沸腾状态2min,然后在lOOOrpm搅拌速度 下快速加入6mL质量浓度为lOg/Ι的柠檬酸三钠溶液(6~10mL柠檬酸三钠溶液均可实施), 持续加热并保持搅拌速度不变,直至所得溶液颜色由淡黄色转为酒红色后停止加热,继续 搅拌20min,冷却后制得含纳米金颗粒的溶液。
[0059] 实施例3
[0060] 一种实施例1的适配体传感器在检测铅中的应用,包括以下步骤:
[0061] (1)以适配体传感器的玻碳电极作为工作电极,饱和甘汞电极作为参比电极,铂电 极作为对电极建立三电极系统,将前述三电极系统与电化学工作站连接,测试库仑值。 [0062] (2)将玻碳电极浸泡在pH为8.0,含有铅离子浓度分别为0、0·05、0·1、0·5、1·0、 5.0、10.0、50.0、100.0碰的1^8-&〇6七&七6缓冲溶液中,301^11后取出玻碳电极,用?!1值8.0的 Tris-acetate缓冲溶液洗净并干燥,后置于50μΜ三氯化六铵合舒的pH值8.0的Tris-acetate缓冲溶液中测定库仑值的变化。
[0063 ] (3)根据铅离子的浓度与库仑值的变化构建线性回归方程。
[0064] 图6是铅离子浓度对数值与库仑值差的线性回归曲线图,从图中可知,铅离子浓度 与库仑值差的变化的线性回归方程为:
[0065] y = -(0.9411±0.04111)x-(6.177±0.3676) (1)
[0066] 式(1)中,y为检测时铅离子库仑值的变化值,即Δ Q,单位为C; X为待测溶液中铅离 子浓度值自然对数值,即log[Pb2+],铅离子浓度的单位为Μ;式(1)的相关系数R 2 = 0.9887, 铅离子检测线性范围为5.0ΧΠΓ11~1.0Χ10-7Μ,检测下限为1.2Χ10- ηΜ(检测下限按照3倍 空白样的标准偏差计算)。
[0067] 实施例4
[0068] -种实施例1的适配体传感器在检测铅中的应用,包括以下步骤:
[0069] (1)以适配体传感器的玻碳电极作为工作电极,饱和甘汞电极作为参比电极,铂电 极作为对电极建立三电极系统。将玻碳电极浸泡在含有1〇ηΜ的铅离子,pH分别为5、5.5、6、 6.5、7、7.5、8、8.5、9的1^81〇6七3七6缓冲溶液中,3〇1^11后取出,用相应?!1值的1^8-acetate缓冲溶液清洗。
[0070] (2)将取出后的玻碳电极浸泡在50μΜ三氯化六铵合钌的相应pH值的Tris-acetate 缓冲溶液中测定库仑值。
[0071 ]图3是不同pH的Tris-acetate缓冲溶液下测得的库仑值图,由图可知,当pH值小于 8.0时,库仑值随着pH值的升高而增大;pH值大于8.0时,库仑值开始缓慢下降。由此得出 Tris-acetate缓冲溶液的最佳pH值为8 · 0。
[0072] 实施例5
[0073] -种实施例1的适配体传感器在检测铅中的应用,包括以下步骤:
[0074] (1)以适配体传感器的玻碳电极作为工作电极,饱和甘汞电极作为参比电极,铂电 极作为对电极建立三电极系统,将前述三电极系统与电化学工作站连接,测试库仑值;
[0075] (2)将玻碳电极浸泡在pH为8.0,含有10nM铅离子的Tris-acetate缓冲溶液中,每 10min测定一次库仑值。
[0076]图4为不同反应时间下测得的库仑值,随着反应时间的延长,库仑值随之加大,当 反应时间达到30min时,库仑值逐渐稳定。由此可见,适配体传感器的最佳反应时间为 30min〇
[0077] 实施例6
[0078] -种实施例1的适配体传感器在检测铅中的应用,包括以下步骤:
[0079] (1)以适配体传
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