一种多孔硅微腔器件检测农药啶虫脒的方法技术

本发明专利技术提供了一种多孔硅微腔器件检测农药啶虫脒的方法，属于生物传感器的技术领域，缓解了现有技术中啶虫脒含量的检测灵敏度较低的问题。先将核酸适配体偶联在多孔硅微腔上，再将修饰了石墨烯量子点的互补链与适配体杂交，有效折射率增大。加入啶虫脒样品时，因其与适配体的特异性更强而结合，适配体与偶联石墨烯量子点的互补链分开，并与啶虫脒结合，导致有效折射率减小。且随着啶虫脒溶液浓度的增大，有效折射率变化量增加，中心波长变化量也在不断增加，并由反射光谱仪获得发生反应前后的光谱图像，从而得到中心波长移动变化量与待测农药啶虫脒浓度的关系。本发明专利技术用于检测农药分子的浓度。分子的浓度。分子的浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔硅微腔器件检测农药啶虫脒的方法


[0001]本专利技术涉及生物传感器
，尤其是涉及一种多孔硅微腔器件检测农药啶虫脒的方法。

技术介绍

[0002]啶虫脒是一种新型农药，作用于昆虫神经系统，导致昆虫麻痹，最终死亡。啶虫脒用于防治水稻、蔬菜、果树、茶树的翅目及鞘翅目等害虫，因其活性高、用量少、杀虫速效、杀虫谱广、持效期长等特点，被人们广泛应用于农产品和肉制品的害虫防治。由于啶虫脒的广泛使用，它已经广泛存在于人类生活环境中，对人类的身体健康和生存环境构成潜在危害。
[0003]目前啶虫脒农药的检测方法主要有仪器分析方法、酶抑制法、免疫分析法、比色法、化学发光技术、电化学法、荧光法等。仪器分析方法主要包括高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、气相色谱
‑
质谱联用(GC
‑
MS)等，仪器分析方法不足之处在于所需仪器设备价格昂贵，需要有专业人员操作，不适合在现场快速检测。酶抑制法的不足之处在于其敏感度和可重复性有待提高，灵敏度不如仪器法。免疫分析法的不足之处在于易产生假阳性。比色法缺陷在于眼睛观察存在主观误差，准确度比较低。利用纳米金比色检测的方法绝大多数是利用其聚集变色效应，容易受到非靶标引起的非特异性聚集影响，尽管最近报道了纳米金过氧化物酶活性来构建传感器检测啶虫脒，其酶作用容易受到环境的干扰。化学发光技术的不足之处在于其信号输出容易受环境的干扰，导致检测结果不可靠。电化学法虽然有很高的灵敏度和特异性，但通常需要对电极进行修饰和需要电化学工作站等一些复杂仪器。目前荧光法主要应用重金属量子点和有机染料作为荧光源，这对环境和人体都存在一定的危害。
[0004]因此，目前对语言啶虫脒含量的检测普遍存在灵敏度较低的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种多孔硅微腔器件检测农药啶虫脒的方法，缓解了现有技术中啶虫脒含量的检测灵敏度较低的问题。
[0006]本专利技术提供一种多孔硅微腔器件检测农药啶虫脒的方法，包括：
[0007]S1、腐蚀多孔硅：用阳极电化学腐蚀法，腐蚀上下两个周期相同的高低折射率交替排布的布拉格反射镜和中间的一个高孔隙率腔层的多孔硅；
[0008]S2、多孔硅的功能化：将步骤S1腐蚀好的多孔硅进行功能化；
[0009]S3、适配体在多孔硅上的固定：将步骤S2功能化后的多孔硅偶联啶虫脒的核酸适配体；
[0010]S4、量子点的活化与标记：取石墨烯量子点，然后分别加入EDC和NHS对羧基进行活化，并加入PBS稀释，将活化后的量子点加入修饰了氨基的啶虫脒适配体的互补链溶液中，使量子点标记互补链；
[0011]S5、适配体与互补链的杂交：将步骤S4中的量子点标记的互补链滴加在偶联了适
配体的多孔硅微腔上；
[0012]S6、啶虫脒与适配体的偶联：将啶虫脒溶液滴加到步骤S4中偶联了杂交链的多孔硅微腔表面上；
[0013]S7、啶虫脒检测：将S5和S6中的多孔硅微腔分别使用反射谱法进行检测，得到微腔中心波长的变化量与折射率的变化关系，实现啶虫脒检测。
[0014]进一步的，所述多孔硅微腔器件包括上下两个周期相同的高低折射率交替排布的布拉格反射镜，和中间的一个高孔隙率腔层构成，其波长与中心透射共振峰的位置相匹配。
[0015]进一步的，布拉格反射镜的高折射率为n
H
＝1.52，低折射率n
L
＝1.21，中间腔层的折射率为n
C
＝1.21；
[0016]高、低折射率和中间微腔层的光学厚度dH、dL、dC分别满足以下方程：
[0017]n
H
d
H
＝n
L
d
L
＝λ
C
/4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]n
C
d
C
＝λ
C
/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]其中，n
H
、n
L
和n
C
分别表示高折射率层、低折射率层和中间缺陷层的折射率，d
H
、d
L
和d
C
分别表示高折射率层、低折射率层和中间缺陷层的厚度。
[0020]进一步的，步骤S2中，功能化的过程包括：氧化、硅烷化、戊二醛。
[0021]进一步的，步骤S4具体包括：
[0022]取200μL稀释至0.1mg/L的石墨烯量子点，分别加入40μL浓度为0.01M的EDC和NHS对羧基进行活化；
[0023]室温下反应30min后加入40μL浓度为10μM的适配体互补链并避光震荡10h保证石墨烯量子点与互补链充分链接；
[0024]取出后再在10000r/min的离心机中离心15min。
[0025]进一步的，步骤S7具体包括：
[0026]当多孔硅微腔器件的有效折射率n发生改变时，其中心波长λ的位置也会随之发生改变；
[0027]将啶虫脒的核酸适配体固定在功能化的多孔硅微腔上，修饰了石墨烯量子点的互补链与核酸适配体杂交，折射率上升；
[0028]当加入啶虫脒样品时，核酸适配体与啶虫脒具有更强的特性而结合，核酸适配体与其互补链分开，折射率减小；
[0029]通过测定多孔硅微腔器件的红移或蓝移变化量与啶虫脒浓度的关系，实现啶虫脒的定量检测。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术使用石墨烯量子点作为标记物进行折射率放大，并利用反射光谱法进行检测。引入了核酸适配体偶联在多孔硅微腔上，并将修饰了石墨烯量子点的互补链与适配体杂交增大有效折射率。利用适配体与啶虫脒更强的特异性而结合，适配体与偶联石墨烯量子点的互补链分开，并与啶虫脒结合，导致有效折射率减小。且随着啶虫脒溶液浓度的增大，有效折射率变化量增加，中心波长变化量也在不断增加，并由反射光谱仪获得发生反应前后的光谱图像，得到中心波长移动量与待测农药啶虫脒浓度的关系，定量检测啶虫脒，缓解了现有技术中啶虫脒含量的检测灵敏度较低的问题。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例中多孔硅微腔的结构图；
[0033]图2为本专利技术实施例中多孔硅微腔实验与理论仿真反射谱对比图；
[0034]图3为本专利技术实施例中多孔硅微腔的表面形貌图和截面图；
[0035]图4为本专利技术实施例中石墨烯量子点高倍透射电子显微镜图像；
[0036]图5为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔硅微腔器件检测农药啶虫脒的方法，其特征在于，包括：S1、腐蚀多孔硅：用阳极电化学腐蚀法，腐蚀上下两个周期相同的高低折射率交替排布的布拉格反射镜和中间的一个高孔隙率腔层的多孔硅；S2、多孔硅的功能化：将步骤S1腐蚀好的多孔硅进行功能化；S3、适配体在多孔硅上的固定：将步骤S2功能化后的多孔硅偶联啶虫脒的核酸适配体；S4、量子点的活化与标记：取石墨烯量子点，然后分别加入EDC和NHS对羧基进行活化，并加入PBS稀释，将活化后的量子点加入修饰了氨基的啶虫脒适配体的互补链溶液中，使量子点标记互补链；S5、适配体与互补链的杂交：将步骤S4中的量子点标记的互补链滴加在偶联了适配体的多孔硅微腔上；S6、啶虫脒与适配体的偶联：将啶虫脒溶液滴加到步骤S4中偶联了杂交链的多孔硅微腔表面上；S7、啶虫脒检测：将S5和S6中的多孔硅微腔分别使用反射谱法进行检测，得到微腔中心波长的变化量与折射率的变化关系，实现啶虫脒检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多孔硅微腔器件包括上下两个周期相同的高低折射率交替排布的布拉格反射镜，和中间的一个高孔隙率腔层构成，其波长与中心透射共振峰的位置相匹配。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，布拉格反射镜的高折射率为n
H
＝1.52，低折射率n
L
＝1.21，中间腔层的折射率为n
C
＝1.21；高、低折射率和中间微腔层的光学厚度dH、dL、dC分别满足以下方程：n
H
d
H
＝n
L
d
L
＝λ
C

【专利技术属性】
技术研发人员：贾振红，高昀，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：