电化学传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了电化学传感器及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下工序：(1)将裸金电极在硫酸溶液中以循环伏安法进行活化的活化工序；(2)将活化后的裸金电极在氯金酸水溶液中进行电镀的电镀工序；(3)将电镀后的裸金电极与巯基苯硼酸溶液进行接触的接触工序。本发明专利技术提供的电化学传感器能够通过电化学性质对糖蛋白进行定量检测。

【技术实现步骤摘要】
电化学传感器及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种电化学传感器的制备及其应用。
技术介绍
糖蛋白是一类由糖类和蛋白质以共价键连接而成的结合蛋白，广泛的存在于动物、植物、微生物及病毒中。在维持生命体内环境、免疫防御、细胞识别、粘连与融合等方面发挥着重要作用。研究表明，肿瘤、阿尔茨海默氏病、类风湿性关节炎等疾病发生时，人体中糖蛋白的种类和丰度水平将会发生变化。已有很多糖蛋白如α-甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)、前列腺特异抗原(PSA)已成为医院癌症筛查的常规检测的疾病标志物。对糖蛋白含量进行检测为疾病发生机制、早期诊断和预后评估体提供了重要的信息。硼亲和色谱法已成为一种有效的检测糖蛋白的方法。糖蛋白的检测普遍采用硼亲和法进行检测，硼亲和法的基本原理为：在碱性的条件下，硼酸取代物可以与顺式二羟基化合物在碱性条件下反应相互作用，形成五元环或六元环的酯，而在酸性的条件下，酯发生解离，整个过程快速、可逆。硼亲和色谱法均需要昂贵的色谱仪进行完成检测，同时检测步骤繁琐，限制了硼亲和色谱法在检测糖蛋白中的应用。因此，设计出一种操作简单，成本低，同时对糖蛋白的检测有优异的灵敏度的电化学传感器是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中硼亲和色谱法对糖蛋白的检测只能借助昂贵色谱仪完成，且检测步骤复杂的缺陷，提供一种电化学传感器及其制备方法、操作过程简单，成本低，同时对糖蛋白的检测有优异的灵敏度的电化学传感器及其在糖蛋白检测中的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电化学传感器的制备方法，所述制备方法包括以下工序：(1)将裸金电极在硫酸溶液中以循环伏安法进行活化的活化工序；(2)将活化后的裸金电极在氯金酸水溶液中进行电镀的电镀工序；(3)将电镀后的裸金电极与巯基苯硼酸溶液进行接触的接触工序。本专利技术还提供了根据上述的制备方法所制备的电化学传感器以及该电化学传感器在检测糖蛋白中的应用。如图1所示，本专利技术通过将裸金电极活化并在活化后的裸金电极的表面电镀一层簇状金纳米粒子，然后将经过电镀处理的裸金电极在巯基硼酸水溶液中进行接触工序，接触工序中纳米金颗粒和巯基硼酸发生化学反应形成Au-S键并以“自组装”的形式制成电化学传感器。在碱性条件下，使用该电化学传感器检测糖蛋白时，传感器表面的硼酸基团可以与糖蛋白的顺式二羟基发生反应，从而能够对糖蛋白进行检测。此外，根据本专利技术的电化学传感器的制备方法，其具有简单、生产成本低的优点；并且通过本专利技术的电化学传感器的制备方法所制备的电化学传感器具有优异的稳定性和宽的检测线性范围。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是电化学传感器的制备流程以及检测糖蛋白的原理图；图2是实施例1中电化学传感器的扫描电镜图；图3是实施例1中电化学传感器的扫描电镜图；图4是测试例1中，裸金电极、经过电镀的裸金电极以及电化学传感器的循环伏安曲线对比图。图5是测试例2中，裸金电极、经过电镀工序的裸金电极以及电化学传感器对糖蛋白响应的循环伏安曲线对比图。图6是测试例3中，电化学传感器在含有氯化钠的磷酸缓冲溶液、含有对苯二酚和氯化钠的磷酸缓冲溶液以及含有邻苯二酚和氯化钠的磷酸缓冲溶液中的循环伏安曲线的对比图。图7是测试例4中，电化学传感器在含氯化钠的磷酸盐缓冲溶液、含牛血红蛋白和氯化钠的磷酸盐缓冲溶液以及含辣根过氧化物酶和氯化钠的磷酸盐缓冲溶液的示差脉冲曲线对比图。图8是测试例5中，电化学传感器对不同浓度辣根过氧化物酶响应的循环伏安曲线图。图9是测试例5中，电化学传感器对不同浓度辣根过氧化物酶响应的循环伏安检测的结果统计图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种电化学传感器的制备方法，所述制备方法包括以下工序：(1)将裸金电极在硫酸溶液中以循环伏安法进行活化的活化工序；(2)将活化后的裸金电极在氯金酸水溶液中进行电镀的电镀工序；(3)将电镀后的裸金电极与巯基苯硼酸溶液进行接触的接触工序。根据本专利技术，所述活化工序中硫酸溶液的浓度可以在宽的范围内变动，为了使得裸金电极更好地活化，优选硫酸溶液的浓度为0.1-1.0mol/L；更优选地，硫酸溶液的浓度为0.4-0.6mol/L。作为所述硫酸溶液的溶剂优选为水。在本专利技术中，在所述活化工序中，为了使得裸金电极具有更优异的活化程度，优选所述循环伏安法的条件包括：扫描电位为-0.3V-1.55V，扫描速度为0.05-0.15V/S，扫描圈数为25-35圈；更优选所述循环伏安法的条件包括：扫描电位为0.30V-1.55V，扫描速度为0.01-0.50V/S，扫描圈数为10-70圈。在本专利技术中，所述电镀工序中氯金酸水溶液的浓度可以在宽的范围内变动，为了使得裸金电极上电镀的簇状金纳米粒子更加均匀，同时使得簇状金纳米粒子与裸金电极结合的更加紧密，优选氯金酸水溶液的浓度为10-60mmol/L；为了进一步提高电镀效果，更优选地，氯金酸水溶液的浓度为28-32mmol/L。在本专利技术中，为了使得裸金电极上电镀的簇状金纳米粒子更加均匀，同时使得簇状金纳米粒子与裸金电极结合的更加紧密，优选所述电镀工序中恒电位为-0.30V～-0.90V，电镀时间为100-600s。在本专利技术中，所述接触工序中巯基苯硼酸溶液的浓度可以在宽的范围内变动，为了提高簇状金纳米粒子与巯基苯硼酸形成Au-S键的速率，优选所述接触工序中巯基苯硼酸溶液的浓度为0.1-1.0mg/mL，其中溶剂为四氢呋喃和丙醇的混合溶液，且四氢呋喃和丙醇的体积比为10:1-1:10。在本专利技术中，在所述接触工序中，所述接触的条件包括：接触的温度为20-30℃，接触的时间为2-24h；为了使得状金纳米粒子与巯基苯硼酸充分反应，优选所述接触的条件包括：接触的温度为25-27℃，接触的时间为10-20h。在本专利技术中，为了排除裸金电极的表面的杂质，主要是氧化层影响电镀工序的效果，优选所述制备方法还包括：在所述活化工序之前，将裸金电极的表面的杂质去除的除杂工序。在本专利技术中，所述除杂工序可以按照本领域的常规方法进行，为了简化除杂工序的步骤，优选除杂工序的具体步骤为：在三氧化二铝水溶液的存在下，将裸金电极在麂皮上进行打磨抛光，然后将抛光后的裸金电极依次置于乙醇和水中进行超声处理。在本专利技术中，除杂工序中三氧化二铝水溶液的浓度以及超声处理的时间均可以在宽的范围内变动，为了使得除杂工序的除杂效果更加彻底，优选三氧化二铝水溶液的浓度为0.05-0.50mol/L，优选在水中的超声处理的时间为0.5min-10min，在乙醇中的超声处理的时间为0.5min-10min。本专利技术还提供了根据上述的制备方法所制备的电化学传感器以及该电化学传感器在检测糖蛋白中的应用。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述，但本专利技术并不仅限以下实施例。以下实施例和测试例中，循环伏安测试以及示差脉冲测试通过上海辰华仪器公司的CHI660电化学工作站进行(循环伏安测试以及示差脉冲测试采用三电极系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下工序：(1)将裸金电极在硫酸溶液中以循环伏安法进行活化的活化工序；(2)将活化后的裸金电极在氯金酸水溶液中进行电镀的电镀工序；(3)将电镀后的裸金电极与巯基苯硼酸溶液进行接触的接触工序。

【技术特征摘要】
2014.04.29 CN 201410178189.31.一种电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下工序：(1)将裸金电极在硫酸溶液中以循环伏安法进行活化的活化工序；(2)将活化后的裸金电极在氯金酸水溶液中进行电镀的电镀工序；(3)将电镀后的裸金电极与巯基苯硼酸溶液进行接触的接触工序；其中，在所述活化工序中，所述循环伏安法的条件包括：扫描电位为-0.3V-1.55V，扫描速度为0.05-0.15V/S，扫描圈数为25-35圈；在所述电镀工序中，所述氯金酸水溶液的浓度为10-60mmol/L；所述电镀工序中的恒电位为-0.30V～-0.90V，电镀时间为100-600s；所述巯基苯硼酸溶液的溶剂为四氢呋喃和丙醇的混合溶液，且四氢呋喃和丙醇的体积比为10:1-1:10。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述活化工序中的所述硫酸溶液的浓度为0.1-1.0mol/L。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述硫酸溶液的浓度为0.4-0.6mol/L。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云春，沈冬冬，杨周生，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34