一种基于TiO2介观晶体的玉米赤霉烯酮光电化学检测方法技术

本发明专利技术公开一种基于TiO2介观晶体的玉米赤霉烯酮光电化学检测方法。该方法利用聚多巴胺敏化的金红石型TiO2介观晶体作为光电活性基底材料，并用于固定化玉米赤霉烯酮抗体；介孔四氧化三钴标记的玉米赤霉烯酮二抗作为信号探针，借助于该探针对基底材料的信号放大作用，制备一种基于夹心免疫识别模式的光电化学传感器，并应用于对玉米赤霉烯酮的定量检测。基于聚多巴胺的稳定性及优良导电性，其与RTM的复合材料能加快光生电子的转移速度并提高光电流信号;通过夹心免疫识别的过程，将具有竞争性捕光能力的OMCO引入到传感界面上。实现对玉米赤霉烯酮浓度在1×10‑6 ng/mL–20 ng/mL范围内的高灵敏检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新型功能材料与生物传感检测
，具体涉及一种基于TiO2介观晶体的玉米赤霉烯酮光电化学检测方法。
技术介绍
玉米赤霉烯酮(Zearalenone)，又称F-2毒素，是玉米赤霉菌的代谢产物。其广泛分布于受污染的谷物及农副产品、奶制品中，尤其是玉米及其加工制品中。玉米赤霉烯酮具有生殖发育毒性、免疫毒性及强烈的致畸毒性等，也可对内分泌造成影响，并且可能诱发肿瘤。目前，检测玉米赤霉烯酮的生物测定方法主要有酶联免疫吸附试验、电化学和荧光光谱等。然而，这些方法的灵敏度的进一步增强及探索一个低背景信号，重现性好，宽的响应范围的传感平台仍然是玉米赤霉烯酮测定的迫切要求。光电化学（PEC）检测，是基于光电化学过程和化学/生物识别过程建立起来的一种新的分析方法。该方法以光作为激发信号，以光电流作为检测信号，具有灵敏度高、响应快速、设备简单和易微型化等优点，为临床诊断、环境监测与食品安全等领域提供了一种强有力手段。光电化学分析使用光作为激发信号，检测的是电信号，通过采用不同形式的能量作为激发信号和检测信号，使激发和检测信号互不干扰，因而背景信号较低，可获得较高的灵敏度。光电材料的类型、性能与光电化学过程的实现有着直接且紧密的关系，光电材料本身的光电化学性质、制备方法、复合效果、形貌控制、电荷传导速率等对于光电化学过程的顺利实现有重要影响。TiO2纳米材料因其独特的光催化活性、无毒性，优异的化学和物理稳定性，使其成为光催化和光电化学传感器的理想材料。二氧化钛的性能一般受晶型、晶粒大小、晶面、结晶度、比表面积、微结构等的影响。TiO2介观晶体是晶体亚单元有序排列构成的，相比于传统的TiO2单晶，TiO2介观晶体具有更加优良的太阳能转换和催化性能，能显著提高PEC性能。然而，TiO2禁带宽度较大，只能被紫外光激发，因此在可见光区光电转换效率较低。聚多巴胺（PDA）可以在无任何表面预处理的情况下通过在碱性水溶液中氧化聚合涂层在各种固体表面。而且，PDA有许多的苯醌（BQ）基团，BQ可作为电子受体接受从RTM导带中产生的光生电子，从而延缓载流子复合，提高RTM的阴极光电流。本专利技术通过一个简单的一步法合成金红石型介管晶体（RTM）并引入一个典型的敏化剂聚多巴胺来进一步提高RTM的光电转换效率。而具有竞争性捕光能力的介孔四氧化三钴（OMCO）及Ab2的引入，抗原与抗体特异性结合，形成空间位阻效应，将明显的降低光电流信号。光电流信号与玉米赤霉烯酮浓度在一定范围内呈线性，实现玉米赤霉烯酮的高灵敏检测。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是基于聚多巴胺敏化的TiO2介观晶体的光电化学传感器的制备。本专利技术的目的之二是利用生物功能化负载的介孔四氧化三钴材料对光电平台的高效信号猝灭作用，实现对玉米赤霉烯酮的高灵敏检测。为实现专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：(1)GCE的预处理：GCE首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；（2）PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml金红石型TiO2介观晶体（RTM）悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，冷却至室温,将电极浸入0.5mg/ml聚多巴胺（PDA）溶液中30min，室温条件下晾干,即得到PDA/RTM修饰电极；将修饰电极于5μL浓度为2mg/mL的玉米赤霉烯酮抗体（Ab1）溶液中于37°C下孵育1h，随后使用pH7.5的磷酸缓冲溶液去除多余的Ab1，再将电极浸入20μL浓度为1.0wt.%的BSA1h，封闭电极表面上非特异性活性位点，冲去表面残余液后，即得到PDA/RTM/Ab1修饰电极；将电极浸入5μL不同浓度的玉米赤霉烯酮（ZEN）标准溶液中于37°C下孵育1h；用pH7.5的磷酸缓冲溶液冲洗电极表面并在室温条件下自然晾干，得到PDA/RTM/Ab1/ZEN修饰电极；最后，在5μL特定浓度的Ab2@OMCO溶液中孵育，洗去残余液后即得到PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极；（3）玉米赤霉烯酮的检测：采用三电极体系进行测定，以PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极，利用光电化学工作站进行检测，设置电压为-0.1V，每隔10s进行开关灯，氙灯发射的单色光激发光源使用前由单色仪过滤；在pH7.5的PBS缓冲溶液中，通过光电化学工作站进行检测1×10-6ng/mL–20ng/mL一系列不同浓度的玉米赤霉烯酮标准溶液，通过记录开关灯前后产生的不同电流信号，绘制工作曲线；待测样品溶液代替玉米赤霉烯酮标准溶液进行检测，检测的结果可通过工作曲线查得。上述金红石型TiO2介观晶体（RTM）材料的制备：0.5g十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶解在25mL2.2mol/mLHNO3溶液中，搅拌15分钟。然后加入0.5mL异丙醇钛（IV），在80°C下搅拌48h。随后，所得产物经离心、用超纯水、乙醇洗涤4-5次后，在60°C下干燥过夜。上述产物在400°C空气中煅烧1h以去除残留的有机物，制得金红石型TiO2介观晶体。上述特定浓度的Ab2@OMCO溶液的制备：1）介孔四氧化三钴(OMCO)的制备：将3gKIT-6分子筛加入30mL浓度为0.84mol/L的Co（NO3）2•6H2O的乙醇溶液中,在80°C下蒸发至干，重复上述步骤；最后，在450°C下对材料进行煅烧6h，KIT-6硬模板用2mol/LNaOH溶液除去，离心分离除去硅酸钠，样品在100°C下干燥即得到3d-Co3O4粉末。2）介孔四氧化三钴标记二抗(Ab2@OMCO)溶液的制备：10μL浓度为10mg/mLOMCO分散在50μl浓度为1.0wt.%的（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷(APTES)溶液，搅拌30min并超声4小时后，8000转速下离心20min，获得的沉淀重新分散在超纯水中获得APTES功能化的OMCO；在上述溶液中加入10μL浓度为5.0%戊二醛（GLD）于4°C冰箱中保持1h；然后，加入20μL浓度为10mg/ml的玉米赤霉烯酮二抗（Ab2）溶液，混合溶液在4°C条件下轻轻摇动2h；离心分离表面物理吸附的Ab2，在10μL浓度为wt.1.0%BSA溶液中于4°C下孵育1h；离心分离，再用PBS溶液洗涤三次；最后，所制备的Ab2@OMCO重新分散到pH7.5的100μL的磷酸缓冲溶液中。本专利技术所述的一种基于TiO2介观晶体的玉米赤霉烯酮光电化学传感器，包括工作电极、铂丝电极为对电极和Ag/AgCl为参比电极，其特征在于，所述的工作电极采用PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极，其由下述步骤的方法制备而成的，，1）玻碳电极的抛光：玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；2）PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml金红石型TiO2介观晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TiO2介观晶体的玉米赤霉烯酮光电化学检测方法，其特征在于，包括以下步骤：玻碳电极（GCE）的预处理：GCE首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml 的金红石型TiO2介观晶体（RTM）悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，冷却至室温，将电极浸入0.5 mg/ml聚多巴胺 (PDA)溶液中30 min，室温条件下晾干,即得到PDA/RTM 修饰电极；将修饰电极于5 μL浓度为2 mg/mL 的玉米赤霉烯酮抗体Ab1溶液中37°C下孵育1h，随后使用pH 7.5的磷酸缓冲溶液去除多余的玉米赤霉烯酮抗体Ab1，再将电极浸入20μL 浓度为1.0 wt.%的BSA 1 h，封闭电极表面上非特异性活性位点，冲去表面残余液后，即得到PDA/RTM/Ab1修饰电极；将电极浸入5 μL不同浓度的玉米赤霉烯酮（ZEN）标准溶液中于37°C下孵育1h；用pH 7.5的磷酸缓冲溶液冲洗电极表面并在室温条件下自然晾干，得到PDA/RTM/ Ab1/ZEN修饰电极；最后，在5 μL特定浓度的Ab2@OMCO溶液中孵育，洗去残余液后即得到PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极；玉米赤霉烯酮的检测：采用三电极体系进行测定，以PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极，利用光电化学工作站进行检测，设置电压为‑0.1V，每隔10s进行开关灯，氙灯发射的单色光激发光源使用前由单色仪过滤；在pH 7.5的 PBS缓冲溶液中，通过光电化学工作站进行检测1×10‑6 ng/mL–20 ng/mL一系列不同浓度的玉米赤霉烯酮标准溶液，通过记录开关灯前后产生的不同电流信号，绘制工作曲线；待测样品溶液代替玉米赤霉烯酮标准溶液进行检测，检测的结果可通过工作曲线查得。...

【技术特征摘要】
1.一种基于TiO2介观晶体的玉米赤霉烯酮光电化学检测方法，其特征在于，包括以下步骤：玻碳电极（GCE）的预处理：GCE首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极的制备：滴加4μL浓度为3mg/ml的金红石型TiO2介观晶体（RTM）悬浮液于干净的玻碳电极表面，红外灯下烘干，冷却至室温，将电极浸入0.5mg/ml聚多巴胺(PDA)溶液中30min，室温条件下晾干,即得到PDA/RTM修饰电极；将修饰电极于5μL浓度为2mg/mL的玉米赤霉烯酮抗体Ab1溶液中37°C下孵育1h，随后使用pH7.5的磷酸缓冲溶液去除多余的玉米赤霉烯酮抗体Ab1，再将电极浸入20μL浓度为1.0wt.%的BSA1h，封闭电极表面上非特异性活性位点，冲去表面残余液后，即得到PDA/RTM/Ab1修饰电极；将电极浸入5μL不同浓度的玉米赤霉烯酮（ZEN）标准溶液中于37°C下孵育1h；用pH7.5的磷酸缓冲溶液冲洗电极表面并在室温条件下自然晾干，得到PDA/RTM/Ab1/ZEN修饰电极；最后，在5μL特定浓度的Ab2@OMCO溶液中孵育，洗去残余液后即得到PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极；玉米赤霉烯酮的检测：采用三电极体系进行测定，以PDA/RTM/Ab1/ZEN/Ab2@OMCO修饰电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极，利用光电化学工作站进行检测，设置电压为-0.1V，每隔10s进行开关灯，氙灯发射的单色光激发光源使用前由单色仪过滤；在pH7.5的PBS缓冲溶液中，通过光电化学工作站进行检测1×10-6ng/mL–20ng/mL一系列不同浓度的玉米赤霉烯酮标准溶液，通过记录开关灯前后产生的不同电流信号，绘制工作曲线；待测样品溶液代替玉米赤霉烯酮标准溶液进行检测，检测的结果可通过工作曲线查得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金红石型TiO2介观晶体（RTM）材料的由下述方法制备的：0.5g十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶解在25mL2.2mol/mLHNO3溶液中，搅拌15分钟；然后加入0.5mL异丙醇钛（IV），在80°C下搅拌48h；随后，所得产物经离心、用超纯水、乙醇洗涤4-5次后，在60°C下干燥过夜；上述产物在400°C空气中煅烧1h以去除残留的有机物，制得金红石型TiO2介观晶体（RTM）。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的特定浓度的Ab2@OMCO溶液由下述方法制备的：(1)介孔四氧化三钴(OMCO)的制备：将3gKIT-6分子筛加入30mL浓度为0.84mol/L的Co（NO3）2•6H2O的乙醇溶液中,在80°C下蒸发至干，重复上述步骤；最后，在450°C下对材料进行煅烧6h，KIT-6硬模板用2mol/LNaOH溶液除去，离心分离除去硅酸钠，样品在100°C下干燥即得到3d-Co3O4粉末；(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宏，汪慧霞，高利红，林燕语，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35