一種電化學雙酚a傳感器的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種電化學雙酚A傳感器的制備方法。本發明首先制備了一種新型二維納米電極材料Mn?TiO2/MoS2，即錳摻雜二氧化鈦納米方塊原位復合二硫化鉬的二維納米復合材料，利用該材料的良好的生物相容性和大的比表面積，負載上雙酚A抗體，在進行檢測時，由于錳摻雜二氧化鈦可以催化過氧化氫原位生成O2，產生電化學信號，再利用抗體與抗原的特異性定量結合對電子傳輸能力的影響，使得電流強度相應降低，最終實現了采用無標記的電化學方法檢測雙酚A的生物傳感器的構建。
【專利說明】
一種電化學雙酚A傳感器的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種電化學雙酸A傳感器的制備方法。屬于新型納米功能材料與生物傳感器技術領域。
【背景技術】
[0002]環境雌激素是指一類進入機體后，具有干擾體內正常內分泌物質的合成、釋放、運輸、結合、代謝等過程，激活或抑制內分泌系統的功能，從而破壞維持機體穩定性和調控作用的化合物，環境雌激素種類繁多，包括人工合成化合物及植物天然雌激素，廣泛分布于自然界中。雙酸A便是一種類雙酚類合成雌激素。
[0003]目前，檢測雙酚A的方法主要有色譜法、質譜法等。此類方法儀器貴重、操作復雜，化驗人員需要專業培訓后才能進行檢測。因此，研發成本低、檢測快、靈敏度高、特異性強的雙酸A傳感器具有重要意義。
[0004]電化學生物傳感器由于其靈敏度高、特異性好、操作簡便等優點被廣泛應用于臨床診斷、藥物分析、環境監測等領域。其中尤以無標記電化學免疫傳感器研究較多，其關鍵的技術是提高修飾電極對抗體的固定量和對測試底液的信號響應速度和大小。二氧化鈦是應用最為廣泛的一種光催化劑材料，同時由于生物相容性好，也常被用作電極基質材料。由于片狀二氧化鈦納米材料能夠暴露更多的高指數晶面，具有更高的催化活性，二氧化鈦納米片具有比納米粒子更好地應用前景，對于二氧化鈦納米片的研究也備受關注。但是，二氧化鈦導電性差也限制了由單一二氧化鈦納米材料構建的電化學傳感器的靈敏度普遍不高，不利于實際應用。在半導體納米材料上修飾或復合特殊的納米材料，一方面增加了電極比表面積，增強電極導電能力，另一方面二者可以產生協同催化作用，更大的增強對過氧化氫溶液H2O2的催化響應速度和電流響應信號大小，大大提高檢測靈敏度。因此，設計、制備高效、穩定的二氧化鈦納米片及其修飾物是制備電化學傳感器的關鍵技術。
[0005]二硫化鉬(化學式為MoS2)納米材料，具有二維層狀結構，是應用最廣泛的固體潤滑劑之一。其剝離后的片狀二維納米材料，是性能優異的半導體納米材料，除了具有大的比表面積，可以作為催化劑和生物抗體的載體，提高負載量，同時作為助催化劑也具有優良的電子傳遞性能。
[0006]目前，大多數的合成手段都是分開合成后，再將催化劑與載體進行復合，過程繁瑣，產率不高。因此，對于原位復合制備具有優良光電化學性能的光敏劑具有廣泛的應用前景和重要的科學意義。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種制備簡單、靈敏度高、檢測快速、特異性強的電化學雙酸A傳感器的制備方法，所制備的傳感器，可用于雙酚A的快速、靈敏檢測。基于此目的，本發明首先制備了一種新型二維納米電極材料Mn-Ti02/MoS2，即猛摻雜二氧化鈦納米方塊原位復合二硫化鉬的二維納米復合材料，利用該材料的良好的生物相容性和大的比表面積，負載上雙酚A抗體，在進行檢測時，由于錳摻雜二氧化鈦可以催化過氧化氫原位生成02，產生電化學信號，再利用抗體與抗原的特異性定量結合對電子傳輸能力的影響，使得電流強度相應降低，最終實現了采用無標記的電化學方法檢測雙酸A的生物傳感器的構建。
[0008]本發明采用的技術方案如下:
I.一種電化學雙酚A傳感器的制備方法，其特征在于所述的電化學雙酚A傳感器由工作電極、Mn-Ti02/MoS2、雙酚A抗體、牛血清白蛋白組成，所述的Mn_Ti02/MoS2為錳摻雜二氧化鈦納米方塊原位復合二硫化鉬的二維納米復合材料；
其特征在于，所述的制備方法包括以下制備步驟:
a.制備Mn-Ti02/MoS2;
b.制備電化學雙酸A傳感器；
其中，步驟a制備Mn-Ti02/MoS2的具體步驟為:
(1)取0.6g 二硫化鉬粉末和0.2 - 2.0 mmol錳鹽共同加入到3?10 mL正丁基鋰溶液中，在氮氣保護和30?60 °(:下，攪拌12?48小時，得到反應后的溶液；
(2)利用非極性溶劑洗滌步驟(I)中反應后的溶液，然后在30?60°(:下進行水浴超聲處理，處理完后，再利用非極性溶劑洗滌處理后的溶液，真空干燥，得到錳插層的二硫化鉬納米材料；
(3)取10?500mg步驟(2)制得的錳插層的二硫化鉬納米材料加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌I小時后，邊攪拌邊緩慢加入0.5?0.8 mL氫氟酸，然后160?200 °C下在反應釜中反應18?24小時;
(4)將步驟(3)所得的反應產物，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50°(:下真空干燥，即制得 Mn-Ti02/MoS2;
所述的正丁基鋰溶液為正丁基鋰的己烷溶液，濃度為1.6 mol/L;
所述的錳鹽選自下列之一:硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、乙酸錳、有機錳化合物；
所述的非極性溶劑選自下列之一:己烷、環己烷、四氯化碳、苯、甲苯；
所述的水浴超聲處理，處理時間為I小時；
步驟b制備電化學雙酸A傳感器的具體步驟為:
(1)以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂8?12uL的Mn-Ti02/MoS2溶膠，室溫下晾干；
(2)將步驟(I)中得到的電極用緩沖溶液PBS清洗，繼續在電極表面滴涂8?12pL 10 μg/mL的雙酸A抗體溶液，4 °C冰箱中保存晾干；
(3)將步驟(2)中得到的電極用PBS清洗，繼續在電極表面滴涂8?12pL濃度為100 pg/mL的牛血清白蛋白溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(4)將步驟(3)中得到的電極用PBS清洗，在4°C冰箱中保存晾干后，即制得電化學雙酚A傳感器；
所述的Mn-Ti02/MoS2溶膠為將50 mg的Mn_Ti02/MoS2粉末溶于10 mL超純水中，并超聲30 min后制得的水溶膠；
所述的PBS為10 mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液，所述的磷酸鹽緩沖溶液的pH值為7.4。
[0009]2.本發明所述的制備方法所制備的電化學雙酚A傳感器的應用，其特征在于，包括如下應用步驟: a.標準溶液配制:配制一組包括空白標樣在內的不同濃度的雙酸A標準溶液；
b.工作電極修飾:將如權利要求1所述的制備方法所制備的電化學雙酚A傳感器為工作電極，將步驟a中配制的不同濃度的雙酚A標準溶液分別滴涂到工作電極表面，4 V冰箱中保存；
c.工作曲線繪制:將飽和甘汞電極電極作為參比電極，鉑絲電極作為對電極，與步驟b所修飾好的工作電極組成三電極系統，連接電化學工作站，在電解槽中先后加入15 mL PBS和20 uL 5 mol/L的H2O2;通過計時電流法檢測組裝的工作電極對H2O2的響應；空白標樣的響應電流記為I ο，含有不同濃度的雙酚A標準溶液的響應電流記作Ii，響應電流降低的差值為Δ I = I ο -1 i，Δ I與雙酚A標準溶液的質量濃度C之間成線性關系，繪制Λ I —C工作曲線；
d.雙酚A的檢測:用待測樣品代替步驟a中的雙酚A標準溶液，按照步驟b和c中的方法進行檢測，根據響應電信號強度降低的差值A I和工作曲線，得到待測樣品中雙酚A的含量。
[0010]本發明的有益成果
(1)本發明所述的電化學雙酚A傳感器制備簡單，操作方便，實現了對樣品的快速、靈敏、高選擇性檢測，并且成本低，可應用于便攜式檢測，具有市場發展前景；
(2)本發明首次采用原位復合的方法制備了新型二維納米電極材料Mn-Ti02/MoS2，該方法主要有三個優勢:一是，由于錳在二氧化鈦納米方塊上的原位生長而充分與二氧化鈦納米方塊接觸，利用錳的金屬表面等離子體作用，有效提高了半導體基質電子傳遞能力和催化活性，解決了二氧化鈦納米片雖然比表面積比較大及介孔特性適用于電化學基質材料，但是電化學活性不高及電流信號不穩定的技術問題;二是，由于二硫化鉬片狀二維納米材料的負載特性和二氧化鈦納米方塊在其上的充分分散，極大地增大了電子傳遞能力，解決了二氧化鈦納米片導電性差和電流響應信號弱而不利于制備電化學傳感器的技術問題；三是，由于錳離子在該過程中既作為插層材料又作為反應摻雜材料，最后采用原位復合的方法實現了該復合材料的一鍋制備，不但節省了時間、材料損耗，而且使得制備的錳摻雜的二氧化鈦納米方塊能夠更好地均勻分散到二硫化鉬片狀二維納米材料上面。因此，該材料的有效制備，具有重要的科學意義和應用價值；
(3)本發明首次將Mn-Ti02/MoS2應用于電化學生物傳感器的制備中，顯著提高了電流信號的強度和穩定性，大大提高了電化學傳感器的檢測靈敏度，使得電化學生物傳感器實現了在實際工作中的應用；該材料的應用，也為相關生物傳感器，如光電化學傳感器、電致化學發光傳感器等提供了技術參考，具有廣泛的潛在使用價值。
【具體實施方式】
[0011]實施例1 Mn-TifVMoS2的制備
(1)取0.6g二硫化鉬粉末和0.2 mmol錳鹽共同加入到3mL正丁基鋰溶液中，在氮氣保護和60 V下，攪拌12小時，得到反應后的溶液；
(2)利用非極性溶劑洗滌步驟(I)中反應后的溶液，然后在60°(:下進行水浴超聲處理，處理完后，再利用非極性溶劑洗滌處理后的溶液，真空干燥，得到錳插層的二硫化鉬納米材料； (3)取500mg步驟(2)制得的錳插層的二硫化鉬納米材料加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌I小時后，邊攪拌邊緩慢加入0.5 mL氫氟酸，然后160 °C下在反應釜中反應18小時；
(4)將步驟(3)所得的反應產物，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50°(:下真空干燥，即制得 Mn-Ti02/MoS2;
所述的正丁基鋰溶液為正丁基鋰的己烷溶液，濃度為1.6 mol/L;
所述的錳鹽為硫酸錳；
所述的非極性溶劑為己烷；
所述的水浴超聲處理，處理時間為I小時。
[0012]實施例2 Mn-TifVMoS2的制備
(1)取0.6g二硫化鉬粉末和1.0 mmol錳鹽共同加入到5 mL正丁基鋰溶液中，在氮氣保護和30 V下，攪拌24小時，得到反應后的溶液；
(2)利用非極性溶劑洗滌步驟(I)中反應后的溶液，然后在30°(:下進行水浴超聲處理，處理完后，再利用非極性溶劑洗滌處理后的溶液，真空干燥，得到錳插層的二硫化鉬納米材料；
(3)取200mg步驟(2)制得的錳插層的二硫化鉬納米材料加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌I小時后，邊攪拌邊緩慢加入0.6 mL氫氟酸，然后180 °C下在反應釜中反應20小時；
(4)將步驟(3)所得的反應產物，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50°(:下真空干燥，即制得 Mn-Ti02/MoS2;
所述的正丁基鋰溶液為正丁基鋰的己烷溶液，濃度為1.6 mol/L;
所述的錳鹽為氯化錳；
所述的非極性溶劑為四氯化碳；
所述的水浴超聲處理，處理時間為I小時。
[0013]實施例3 Mn-TifVMoS2的制備
(1)取0.6g二硫化鉬粉末和2.0 mmol猛鹽共同加入到10 mL正丁基鋰溶液中，在氮氣保護和50 V下，攪拌48小時，得到反應后的溶液；
(2)利用非極性溶劑洗滌步驟(I)中反應后的溶液，然后在50°(:下進行水浴超聲處理，處理完后，再利用非極性溶劑洗滌處理后的溶液，真空干燥，得到錳插層的二硫化鉬納米材料；
(3)取10mg步驟(2)制得的錳插層的二硫化鉬納米材料加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌I小時后，邊攪拌邊緩慢加入0.8 mL氫氟酸，然后200 °C下在反應釜中反應24小時；
(4)將步驟(3)所得的反應產物，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50°(:下真空干燥，即制得 Mn-Ti02/MoS2;
所述的正丁基鋰溶液為正丁基鋰的己烷溶液，濃度為1.6 mol/L;
所述的錳鹽為乙酸錳；
所述的非極性溶劑為苯；
所述的水浴超聲處理，處理時間為I小時。
[0014]實施例4電化學雙酸A傳感器的制備方法
(I)以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂8 UL的Mn-Ti02/MoS2溶膠，室溫下晾干； (2)將步驟(I)中得到的電極用緩沖溶液PBS清洗，繼續在電極表面滴涂8uL 10 pg/mL的雙酸A抗體溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(3)將步驟(2)中得到的電極用PBS清洗，繼續在電極表面滴涂8uL濃度為100 pg/mL的牛血清白蛋白溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(4)將步驟(3)中得到的電極用PBS清洗，在4°C冰箱中保存晾干后，即制得電化學雙酚A傳感器；
所述的Mn-Ti02/MoS2溶膠為將50 mg的Mn_Ti02/MoS2粉末溶于10 mL超純水中，并超聲30 min后制得的水溶膠；
所述的PBS為10mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液，所述的磷酸鹽緩沖溶液的pH值為7.4。
[0015]實施例5電化學雙酸A傳感器的制備方法
(1)以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂10UL的Mn-Ti02/MoS2溶膠，室溫下晾干；
(2)將步驟(I)中得到的電極用緩沖溶液PBS清洗，繼續在電極表面滴涂10uL 10 pg/mL的雙酸A抗體溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(3)將步驟(2)中得到的電極用PBS清洗，繼續在電極表面滴涂10uL濃度為100 pg/mL的牛血清白蛋白溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(4)將步驟(3)中得到的電極用PBS清洗，在4°C冰箱中保存晾干后，即制得電化學雙酚A傳感器；
所述的Mn-Ti02/MoS2溶膠為將50 mg的Mn_Ti02/MoS2粉末溶于10 mL超純水中，并超聲30 min后制得的水溶膠；
所述的PBS為10 mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液，所述的磷酸鹽緩沖溶液的pH值為7.4。
[0016]實施例6電化學雙酸A傳感器的制備方法
(1)以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂12UL的Mn-Ti02/MoS2溶膠，室溫下晾干；
(2)將步驟(I)中得到的電極用緩沖溶液PBS清洗，繼續在電極表面滴涂12uL 10 pg/mL的雙酸A抗體溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(3)將步驟(2)中得到的電極用PBS清洗，繼續在電極表面滴涂12uL濃度為100 pg/mL的牛血清白蛋白溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(4)將步驟(3)中得到的電極用PBS清洗，在4°C冰箱中保存晾干后，即制得電化學雙酚A傳感器；
所述的Mn-Ti02/g-C3N4溶膠為將50 mg的Mn-Ti02/g_C3N4粉末溶于10 mL超純水中，并超聲30 min后制得的水溶膠；
所述的PBS為10 mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液，所述的磷酸鹽緩沖溶液的pH值為7.4。
[0017]實施例7實施例1?6制備的電化學雙酸A傳感器，應用于雙酸A的檢測，步驟如下:
(I)標準溶液配制:配制一組包括空白標樣在內的不同濃度的雙酸A標準溶液；
(2 )工作電極修飾:將如權利要求1所述的制備方法所制備的電化學雙酚A傳感器為工作電極，將步驟(I)中配制的不同濃度的雙酚A標準溶液分別滴涂到工作電極表面，4 V冰箱中保存；
(3 )工作曲線繪制:將飽和甘汞電極電極作為參比電極，鉑絲電極作為對電極，與步驟b所修飾好的工作電極組成三電極系統，連接電化學工作站，在電解槽中先后加入15 mL PBS和20 uL 5 mol/L的H2O2;通過計時電流法檢測組裝的工作電極對H2O2的響應；空白標樣的響應電流記為I ο，含有不同濃度的雙酚A標準溶液的響應電流記作Ii，響應電流降低的差值為NI 二 U -1 i，NI與雙酚A標準溶液的質量濃度C之間成線性關系，繪制Λ I —C工作曲線;雙酸A的線性檢測范圍為:0.009?200 ng/mL，檢出限為:3.0 pg/mL;
(4)雙酚A的檢測:用待測樣品代替步驟(I)中的雙酚A標準溶液，按照步驟(2)和(3)中的方法進行檢測，根據響應電信號強度降低的差值A I和工作曲線，得到待測樣品中雙酚A的含量。
【主權項】
1.一種電化學雙酚A傳感器的制備方法，其特征在于所述的電化學雙酚A傳感器由工作電極、Mn-Ti02/MoS2、雙酚A抗體、牛血清白蛋白組成，所述的Mn_Ti02/MoS2為錳摻雜二氧化鈦納米方塊原位復合二硫化鉬的二維納米復合材料。2.如權利要求1所述的電化學雙酚A傳感器的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下兩個制備步驟: a.制備Mn-Ti02/MoS2; b.制備電化學雙酸A傳感器。3.如權利要求1和2所述的電化學雙酚A傳感器的制備方法，其特征在于，所述的Mn-Ti02/MoS2的具體制備步驟為: (1)取0.6g二硫化鉬粉末和0.2 - 2.0 mmol錳鹽共同加入到3?10 mL正丁基鋰溶液中，在氮氣保護和30?60 °(:下，攪拌12?48小時，得到反應后的溶液； (2)利用非極性溶劑洗滌步驟(I)中反應后的溶液，然后在30?60°(:下進行水浴超聲處理，處理完后，再利用非極性溶劑洗滌處理后的溶液，真空干燥，得到錳插層的二硫化鉬納米材料； (3)取10?500mg步驟(2)制得的錳插層的二硫化鉬納米材料加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌I小時后，邊攪拌邊緩慢加入0.5?0.8 mL氫氟酸，然后160?200 °C下在反應釜中反應18?24小時; (4)將步驟(3)所得的反應產物，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50°(:下真空干燥，即制得 Mn-Ti02/MoS2; 所述的正丁基鋰溶液為正丁基鋰的己烷溶液，濃度為1.6 mol/L； 所述的錳鹽選自下列之一:硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、乙酸錳、有機錳化合物； 所述的非極性溶劑選自下列之一:己烷、環己烷、四氯化碳、苯、甲苯； 所述的水浴超聲處理，處理時間為I小時。4.如權利要求1和2所述的電化學雙酚A傳感器的制備方法，其特征在于，所述的電化學雙酸A傳感器的具體制備步驟為: (1)以ITO導電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂8?12uL的Mn-Ti02/MoS2溶膠，室溫下晾干； (2)將步驟(I)中得到的電極用緩沖溶液PBS清洗，繼續在電極表面滴涂8?12pL 10 μg/mL的雙酸A抗體溶液，4 °C冰箱中保存晾干； (3)將步驟(2)中得到的電極用PBS清洗，繼續在電極表面滴涂8?12pL濃度為100 pg/mL的牛血清白蛋白溶液，4 0C冰箱中保存晾干； (4)將步驟(3)中得到的電極用PBS清洗，在4°C冰箱中保存晾干后，即制得電化學雙酚A傳感器； 所述的Mn-Ti02/MoS2溶膠為將50 mg的Mn_Ti02/MoS2粉末溶于10 mL超純水中，并超聲.30 min后制得的水溶膠； 所述的PBS為10 mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液，所述的磷酸鹽緩沖溶液的pH值為7.4。
【文檔編號】G01N27/30GK106053572SQ201610521340
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】張勇, 鄧保軍, 魏琴, 李燕, 馬洪敏
【申請人】濟南大學