用于检测铅的适配体传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于检测铅的适配体传感器及其制备方法和应用，其中适配体传感器，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，纳米多孔金表面修饰有DNAzyme探针，纳米金标记的DNA探针与DNAzyme探针通过互补配对连接，DNAzyme探针为SEQ ID NO.1的DNA序列；纳米金标记的DNA探针为SEQ ID NO.2的DNA序列。其制备方法，包括固定纳米多孔金、修饰DNAzyme探针、滴加巯基乙醇、连接纳米金标记的DNA探针等步骤。本发明专利技术的用于检测铅的核酸适配体传感器，使用寿命长、抗干扰能力强、检测精度高、稳定性高、重复性强，可用于检测废水中的铅离子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适配体传感器
，尤其涉及一种用于检测铅的适配体传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业技术的快速发展，水污染问题日益严重，已经成为全球性的环境问题。2003年，美国华盛顿检测到饮用水中铅含量过高，污染物已经到了致危的剂量，这一事件引起了全世界的广泛关注。水体中铅含量过高会通过食物链、水体，直接或间接的进入人体，引起神经系统、心血管系统、生殖系统等疾病，甚至会引起“三致”：致癌、致畸、致突变，严重损害人的身体健康。美国环境保护署(EPA)规定饮用水中铅含量的最高浓度为72nM，但是铅含量低于72nM时也有可能导致儿童的神经系统发育受到阻碍。因此，发展一种超灵敏检测水中铅含量的传感器是十分有必要的。近年来，关于铅的检测方法有很多，包括原子吸收光谱(AAS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等，都是标准的检测铅的方法。但是，这些方法成本昂贵，需要复杂的检测仪器和检测材料，以及复杂的检测步骤，并且容易受其他离子的干扰，费时费力。现今，电化学方法日益发展成熟，由于其具有灵敏度高、特异性强、价格低廉并且简单等特点，日益引起了人们的关注，成为了环境保护工作中的一个研究热点。因此，将电化学方法应用于铅含量检测是业内人士所努力的方向。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制作简单、使用寿命长、抗干扰能力强、检测精度高、稳定性高、重复性强和效率高的基于金纳米材料用于检测铅的适配体传感器，并相应提供一种方法简单、成本低廉、制作快速的适配体传感器的制备方法，在此基础上，还提供一种上述适配体传感器的应用，该应用能够以低成本、简化操作、快速响应、高检测精度及较强抗干扰性等特点实现对铅离子的高效检测。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种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，所述玻碳电极的反应端表面修饰有纳米多孔金，所述纳米多孔金表面修饰有DNAzyme探针，纳米金标记的DNA探针与所述DNAzyme探针通过互补配对连接，所述DNAzyme探针为SEQIDNO.1的DNA序列；所述纳米金标记的DNA探针为SEQIDNO.2的DNA序列。上述的适配体传感器中，优选的，所述SEQIDNO.1的DNA序列，具体为5’-SH-(CH2)6-TTTCATCTCTTCTCCGAGCCGGTCGAAATAGTGAGT-3'；所述SEQIDNO.2的DNA序列，具体为5'-SH-(CH2)6-ACTCACTATArGGAAGAGATG-3'。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述适配体传感器的制备方法，包括以下步骤：S1、制作一玻碳电极，将纳米多孔金固定于所述玻碳电极的反应端表面得到纳米多孔金修饰的玻碳电极；S2、将步骤S1得到的纳米多孔金修饰玻碳电极浸泡于含有DNAzyme探针，Tris-acetate缓冲溶液以及TCEP的混合溶液中，所述DNAzyme探针通过金硫共价键固定在所述纳米多孔金修饰的玻碳电极的反应端表面，得到组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰的玻碳电极；S3、在步骤S2得到的组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰的玻碳电极反应端表面滴加巯基乙醇，使巯基乙醇占据未组装DNAzyme探针的位点；S4、将经过所述步骤S3处理后的组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰的玻碳电极浸泡在纳米金标记的DNA探针溶液中培养，使所述DNAzyme探针与纳米金标记的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。上述的制备方法中，优选的，所述步骤S1中纳米多孔金的制备方法为：将金银合金置于浓硝酸溶液中，待银完全腐蚀，清洗，并调节pH至中性，得到所述纳米多孔金。上述的制备方法中，优选的，所述步骤S2具体为：将步骤S1制备的纳米多孔金修饰的玻碳电极浸泡于含有1～5μMDNAzyme探针、10～20mMTris-acetate缓冲溶液和1～5mMTCEP溶液的混合溶液中，反应得到组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰的玻碳电极。上述的制备方法中，优选的，所述步骤S4中纳米金标记的DNA探针的制备方法为：将10μM的DNA探针加入到acetate缓冲溶液和TCEP溶液的混合溶液中活化，后加入浓度为10nM的纳米金溶液，避光反应得到纳米金标记的DNA探针。上述的制备方法中，优选的，所述纳米金溶液的制备方法为：取浓度为0.1g/L的氯金酸水溶液加热至沸腾并保持沸腾状态1～3min，然后在1000rpm搅拌速度下快速加入浓度为10g/L的柠檬酸三钠溶液，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15～30min，冷却后制得含纳米金颗粒的溶液。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种上述适配体传感器或采用上述制备方法制得的适配体传感器在检测铅中的应用，包括以下步骤：(1)将适配体传感器的玻碳电极浸入三氯化六铵合钌溶液，采用计时库仑法测定库仑值；(2)以适配体传感器的玻碳电极作为工作电极，将其浸泡在含铅离子的Tris-acetate缓冲溶液中反应，取出后置于三氯化六铵合钌溶液中测定库仑值；(3)根据铅离子浓度与所述步骤(1)、所述步骤(2)的库仑值构建线性回归方程，根据线性回归方程计算待测溶液中的铅离子浓度。上述的应用中，优选的，所述铅离子浓度与库仑值变化的线性回归方程为：y＝-(0.9411±0.04111)x-(6.177±0.3676)(1)式(1)中，y为检测时铅离子库仑值的变化值，即ΔQ，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M；式(1)的相关系数R2＝0.9887，铅离子检测线性范围为5.0×10-11～1.0×10-7M，检测下限为1.2×10-11M。上述的应用中，优选的，所述三氯化六铵合钌浓度为10～80μM，Tris-acetate缓冲溶液pH为6.5～9.0，反应时间为30～60min。进一步优选的，所述三氯化六铵合钌浓度为50～80μM，Tris-acetate缓冲溶液pH为8.0，反应时间为30～60min。上述的应用中，优选的，所述步骤(1)计时库仑法中脉冲周期为200～300ms，脉冲宽度为600～800mV。进一步优选的，步骤(1)计时库仑法中脉冲周期为250ms，脉冲宽度为700mV。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术提供的用于检测铅的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种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，其特征在于，所述玻碳电极的反应端表面修饰有纳米多孔金，所述纳米多孔金表面修饰有DNAzyme探针，纳米金标记的DNA探针与所述DNAzyme探针通过互补配对连接，所述DNAzyme探针为SEQ ID NO.1的DNA序列；所述纳米金标记的DNA探针为SEQ ID NO.2的DNA序列。

【技术特征摘要】
1.一种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，
其特征在于，所述玻碳电极的反应端表面修饰有纳米多孔金，所述纳米多孔金表面修饰有
DNAzyme探针，纳米金标记的DNA探针与所述DNAzyme探针通过互补配对连接，所述
DNAzyme探针为SEQIDNO.1的DNA序列；所述纳米金标记的DNA探针为SEQIDNO.2
的DNA序列。
2.一种如权利要求1所述适配体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制作一玻碳电极，将纳米多孔金固定于所述玻碳电极的反应端表面得到纳米多孔金
修饰的玻碳电极；
S2、将步骤S1得到的纳米多孔金修饰玻碳电极浸泡于含有DNAzyme探针，Tris-acetate
缓冲溶液以及TCEP的混合溶液中，所述DNAzyme探针通过金硫共价键固定在所述纳米多
孔金修饰的玻碳电极的反应端表面，得到组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰的玻碳电
极；
S3、在步骤S2得到的组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰的玻碳电极反应端表面滴
加巯基乙醇，使巯基乙醇占据未组装DNAzyme探针的位点；
S4、将经过所述步骤S3处理后的组装有DNAzyme探针的纳米多孔金修饰的玻碳电极浸
泡在纳米金标记的DNA探针溶液中培养，使所述DNAzyme探针与纳米金标记的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。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中纳米多孔金的制备方
法为：将金银合金置于浓硝酸溶液中，待银完全腐蚀后得到所述纳米多孔金。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：将步骤S1制备
的纳米多孔金修饰的玻碳电极浸泡于含有1～5μMDNAzyme探针、10～20mMTris-acetate
缓冲溶液和1～5mMTCEP溶液的混合溶液中，反应得到组装有DNAzyme探针...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辰，曾光明，黄丹莲，赖萃，周耀渝，秦蕾，程敏，王扬，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43