一種基于金/氧化鋅復合材料的光電化學適配體傳感器的構建方法和對雙酚a的檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金/氧化鋅復合材料的制備方法，以及用于雙酚A的光電化學分析檢測方法，屬于光電化學分析領域。
【背景技術】
[0002]雙酚A(BPA)是一種常見的化學物質并且作為聚碳酸酯塑料的主要成分廣泛應用于各種聚合類塑料物如:嬰兒奶瓶、可重復使用的水瓶、可重復使用的塑料食品容器、聚氯乙烯薄膜、紙張和硬紙板等。然而有研究表明，雙酚A是一種內分泌干擾化學物質，即使是接觸到低劑量的雙酚A(約為10—1()-10—8M)人體的細胞增殖和人體的健康也會受到顯著的影響。目前普遍認為雙酚A的污染主要來自兩個方面:(1)雙酚A是在生產相關產品時釋放到環境中的；(2)含有雙酚A的塑料制品或紙質產品在酸性條件或其他的物理條件下酯鍵連接的雙酚A單體發生水解作用釋放到環境中。由于雙酚A對環境和人類健康有嚴重的影響，因此對雙酚A的快速、有效的檢測對食品安全和環境檢測具有非常重要的意義。目前檢測雙酚A的方法有:氣相色譜、液相色譜、氣質聯用、液質聯用以及高效液相色譜等，然而，這些方法都會存在如下一種或多種缺點:方法復雜、設備昂貴、穩定性差、靈敏度不高、選擇性一般、耗時等。因此，尋求方便、簡潔、快速、靈敏以及高特異性的雙酚A測試方法引起分析工作者的興趣。
[0003]氧化鋅作為一種很重要的η型過渡金屬氧化物，禁帶寬度為3.37eV，束縛激子能為60 meV，室溫下容易被激發，目前受到了廣泛的關注。納米氧化鋅可以應用于紫外發射器，高性能納米傳感器，光催化劑，太陽能電池，壓電納米發電機等方面。然而，納米氧化鋅帶隙比較寬，本質上可見光利用率低，并且光生電子-空穴對的高復合率很大程度上限制其光催化和光電子轉換在未來實際中的應用。為了解決這個問題，最近嘗試了很多方法，包括加氫法，摻雜法和涂上其他材料的方法等。
[0004]光電化學檢測是一種新穎的分析檢測方法，和光化學分析法以及電化學分析法相比光電化學分析法有明顯的優勢，因為光電化學檢測是由分離的光源和電化學工作站組合而成，測量的是光激發所產生的電流，其背景信號比較低。光電化學檢測法是基于光激發導致電子-空穴對分離，在適當的偏電位的條件下實現電子在被測物、半導體和電極上的快速傳遞，從而有光電流信號輸出。就雙酚A光電化學適配體傳感器的構建而言，探索金/氧化鋅復合比例與光電流之間的關系，同時在金/氧化鋅復合材料上修飾雙酚A的核酸適配體實現對雙酸A的檢測是構建高特異性、超靈敏、環境友好和簡便的光電化學傳感器努力的方向。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術中的不足，本發明的目的在于提供構建一種基于金/氧化鋅復合材料的光電化學適配體傳感器的方法;本發明的另一個目的在于提供一種使用上述光電化學適配體傳感器對雙酸A的快速、靈敏的檢測方法。
[0006]技術方案:本發明所述基于金/氧化鋅復合材料的光電化學適配體傳感器的構建方法，包括以下步驟:
步驟一、制備金/氧化鋅復合材料，并將其滴在干凈的ΙΤ0導電玻璃上；
步驟二、將雙酚A的核酸適配體在35?40。(:條件下溶于Tris-EDTA緩沖溶液，配成Ιμπιο?L一1的適配體溶液；
步驟三、將步驟一中構建的金/氧化鋅/ΙΤ0導電玻璃浸入步驟二配制的適配體溶液中，使適配體結合到金納米顆上，用Tris-HCL緩沖溶液沖洗該電極；
步驟四、在組裝好的適配體/金/氧化鋅/ΙΤ0電極上滴涂巰基乙醇溶液以堵住非特異性結合的位點，然后用無水乙醇和純水交替清洗幾次并用氮氣吹干，最終光電化學適配體傳感器構建完成；
所述雙酸A的核酸適配體其堿基序列為:5 ’ - (SH) - (CH2) 6-CCGGTGGGTG- GTCAGGTGGGATAGCGTTCCGCGTATGGCCCAGCGCATCACGGGTTCGCAC-CA-3’；
優選地，步驟一中制備的金/氧化鋅復合材料中Au的質量比為1 %-10 %。
[0007]一種基于金/氧化鋅復合材料對雙酚A的光電化學適配體傳感器對雙酸A的檢測方法，步驟如下:
步驟一、將制備好的適配體/金/氧化鋅/ΙΤ0導電玻璃作為工作電極、鉑絲作為對電極、飽和甘汞電極作為參比電極，將三電極插入含有一定濃度雙酸A的0.lmol L—1的PBS，pH為7.0緩沖溶液中；
步驟二、采用步驟一的三電極體系，采用時間-電流測試技術，偏電位為0.2V，在模擬太陽光照射下進行光電信號檢測；
步驟三、根據不同雙酸A濃度對應光電流值，繪制雙酸A濃度-光電流定量關系方程；步驟四:測試待測樣品的光電流值，結合步驟三得出的定量關系方程，測算待測樣品中雙酸A的濃度。
[0008]優選地，對雙酸A的檢測范圍為1-1000 nmol L—1。
[0009]本發明的原理:貴金屬能有效地提高價態分離并且引起在可見光區域表面等離子體共振，近期，貴金屬修飾氧化鋅已經引起很大的注意。在這些貴金屬中，由于金納米顆粒的性能相對穩定，且具有催化活性以及光學敏感性，因此成為一個更好的選擇對象。核酸適配體作為一種特殊的分子識別原件，已經成功的用于識別靶分子，比如氨基酸，蛋白質和一些小分子。和免疫技術相比核酸適配體有很明顯的優勢，比如簡便的人工合成過程，尺寸更小而且更穩定。由于納米金的金原子和巰基有較強的親和性，能形成結合力很強的Au-S化學鍵，這種強的鍵合作用可以使巰基化合物很牢固的吸附在金納米顆粒上，根據這一原理，可以將DNA序列的一端修飾上巰基，這樣就可以使DNA序列結合到納米金上。
[0010]檢測結果顯示，隨著雙酚A濃度的增大，光電流成下降趨勢，并在一定濃度范圍內不含雙酸A時的光電流和含有一定量雙酚A時的光電流的差值與濃度的對數成線性關系。雙酸A存在的條件下，核酸適配體特異性地結合雙酸A，適配體的結構變為G-四聯體，這使適配體長通道關閉，隨后電子通入口也關閉，導致電子無法傳到電極表面，最終光電流減小，根據光電流下降的程度可以計算出雙酸A的濃度。
[0011]有益技術效果:(1)本發明采用兩步法合成棒狀的金/氧化鋅復合物作為光電信標，并通過調控摻雜劑金的比例，使Au的質量比為1 %_10 %，制備出性能優異的光電信標，提高光電化學檢測靈敏度，特別是當金的質量比為7%時光電流最大，能夠通過光電流的變化對雙酸A的濃度進行有效的檢測；(2)本發明中制備出基于金/氧化鋅復合材料的雙酚A光電化學適配體傳感器所用的設備簡單，樣品處理過程比較簡便，具有成本里，易制作，效率和靈敏度高的優點；(3)本發明的檢測機理是基于雙酚A與其對應的核酸適配體特異性作用，且經過干擾實驗測定，排除了其他類似藥物的干擾，提高其光電化學法檢測的選擇性。
[0012]本發明本提供了一種構建基于金/氧化鋅復合材料的雙酚A適配體光電化學傳感器的方法，以及對雙酚A的檢測方法。對于金/氧化鋅復合物，金納米顆粒能有效的提高價態分離并且引起在可見光區域表面等離子體共振，使氧化鋅價帶變窄，電子更容易躍迀，光電流增大;另外，由于納米金的金原子和巰基有較強的親和性，能形成結合力很強的Au-S化學鍵，所以納米金還可以作為巰基修飾的適配體的結合位點。當溶液中含有雙酚A時，適配體的結構變為G-四聯體，這使適配體長通道關閉，隨后電子通入口也關閉，導致電子無法傳到電極表面，最終光電流減小，根據這一原理來檢測雙酸A。對雙酚A的檢測是基于光激發下的光電流作為輸出信號，檢測信號背景低，無需較為昂貴儀器設備和復雜的樣品處理，穩定性好，檢測靈敏度高；另外無需酶修飾電極，成本比較低，容易制作，檢測的整體效率高。本發明的金/氧化鋅復合材料的雙酸A適配體光電化學傳感器實驗結果顯示具有線性范圍寬(1-1000 nmol L—3、檢測線低(0.5nmol L—3、高特異性、環境友好等特點。
【附圖說明】
[0013]圖1為金/氧化鋅復合材料的透射電鏡圖；
圖2為本發明氧化鋅(a)和金/氧化鋅復合材料(b)的X-射線衍射圖；
圖3為基于金/氧化鋅復合材料的光電化學法檢測雙酸A的定量關系擬合方程圖；
圖4為不同質量金/氧化鋅復合物的光電流曲線。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
(一)基于金/氧化鋅復合材料的光電化學適配體傳感器的構建，
首先，將ΙΤ0導電玻璃切成1 cmX4 cm，使用氨水、雙氧水和去離子水體積比為1:1:50混合溶液進行清洗、沖洗操作，然后在室溫下自然晾干待用。
[0015]然后，將10 mLZn(N03)2.6H20溶液(0.5 M)在磁力攪拌下逐滴加入10 mL4 Μ Κ0Η溶液中，然后將混合溶液轉移到100 mL的硼硅玻璃瓶中在30。(:條件下反應12 h，離心收集沉淀物，用無水乙醇和純水交替洗滌混合物3次，洗滌后的沉淀物在70。(:下烘干，制得純氧化鋅物質。
[0016]再然后，將適量的HAuCl4.4H20