基于铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的紫外比色传感器研制及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的紫外比色传感器研制及其应用，主要针对CuFe2O4电子转移速率低、催化效率低的问题，采取掺杂思路对材料进行了改进，极大改进了其过氧化物酶活性，可对H2O2进行催化还原并产生

【技术实现步骤摘要】
基于铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的紫外比色传感器研制及其应用


[0001]本专利技术涉及一种紫外比色生物传感器的制备方法及其应用，特别是涉及一种改良的铜基铁氧体MoS2二维纳米复合材料的制备及其在谷胱甘肽、半胱氨酸、抗坏血酸检测的应用，属于功能生物材料和生物传感


技术介绍

[0002]酶在自然界中普遍存在，针对天然酶的制备复杂、成本高、难以储备的缺点，因此，研究人员致力于开发具有高稳定性和制备简单的人工模拟酶。磁性尖晶石铁氧体是人工酶之一，铁氧体是一种连接到金属络合物中的氧化铁，它具有类似酶的活性，通常包含Mn
2+
、Co
2+
、Ni
2+
、Cu
2+
、Zn
2+
等离子，这些二价金属均有和Fe
2+
类似的氧化还原性能，都可以向H2O2提供电子，从而催化H2O2分解释放
·
OH。根据之前的研究，在众多的催化体系中，Cu
2+
/Cu转换比Fe
3+
/Fe
2+
循环更容易实现，因此CuFe2O4比Fe3O4和其他种类的铁氧体的催化效率要高。这种酶具有过氧化物酶的特性，可在特定条件下催化还原H2O2，加入显色底物TMB，通过溶液的颜色变化可以实现比色检测。但是仍然面临电子转移速率低、催化效率低的困难，针对此，本专利提出了一些解决方法来增加电子转移速率、改善材料的催化效率。
[0003]谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)、抗坏血酸(AA)作为氧化还原的重要调节因子，GSH是细胞中含量非常丰富的一种含硫三肽非蛋白硫醇，其表达水平的异常和许多的临床疾病相关，在癌症、糖尿病和心血管疾病等疾病的发生中发挥着极其重要的作用；Cys可以保持皮肤角蛋白中的巯基酶的活性和补充巯基，保证皮肤的正常代谢作用，也可以对有害物质和有毒的物质进行讲解，其含量的异常变化会导致肝损伤、骨质疏松等多种疾病；AA是一种水溶性维生素，不仅参与体内的氧化还原反应，而且可以维护人体骨骼、血管、肌肉的正常生理功能，形成激活抗体，吞噬白细胞，增大机体的抗病能力，过量摄入会导致腹泻、腹部绞痛等多种疾病，人体中的AA含量过低时，就会引起坏血病和免疫力低下的疾病，某些疾病的诊断及营养分析通常将其含量的高低作为重要指标。因此，基于GSH、Cys、AA在日常生活中的临床和生物学意义，开发快速、灵敏、成本低的检测方法，对药物开发和临床疾病诊断具有重要意义。
[0004]本专利针对CuFe2O4电子转移速率低、催化效率低的问题，采取以下三种思路对材料进行了改进：(1)加入Cu0提高电子转移率，合成的Cu
‑
CuFe2O4材料；(2)添加阴离子活性剂十二烷苯磺酸钠(SDBS，带负电)对Cu
‑
CuFe2O4表面进行修饰，增加其对带正电的显色底物3
′3′5′5′‑
四甲基联苯胺(TMB)的吸附效应；(3)加入二维二硫化钼(MoS2)作为负载基质抑制SDBS/Cu
‑
CuFe2O4的聚合效应，增加比表面积、提高材料的分散性、提供独特电子结构及丰富的活性边缘。这种铜基铁氧体MoS2二维纳米材料具有高过氧化物酶催化的特性，在pH 4.0的酸性环境中，可以对H2O2进行催化还原，产生的
·
OH可以进一步将无色的TMB氧化成蓝色的ox
‑
TMB，紫外吸收增加。而GSH、Cys和AA的加入能够打破这种催化平衡，这是因为这三种物质均具有一定的还原性，又将ox
‑
TMB还原成TMB，溶液的蓝色褪去，紫外吸收减少。目前，
尚未发现铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的研制文献，亦未发现将该材料用于生物分子(GSH、Cys、AA)分析检验的报导。基于此，本专利在新型铜基铁氧体MoS2二维纳米材料对H2O2催化还原产生
·
OH的基础上，实现了三种生物分子的有效监测，构建了一种新型的紫外比色传感器。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的问题是提供一种灵敏度高、检测速度快、成本低的基于铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的紫外比色传感器研制及其应用。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的紫外比色传感器研制及其应用，具体步骤如下：
[0007](1)铜基铁氧体MoS2二维纳米材料(MoS2/SDBS/Cu
‑
CuF2O4)的制备
[0008]依次取1～1.2g九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·
9H2O)、0.30～0.38g三水合硝酸铜(Cu(NO3)2·
3H2O)置于12～14mL的乙二醇溶液中，再加入0.20～0.27g的尿素(CO(NH2)2)溶解超声至均匀溶液，然后加入0.1～0.3g十二烷苯磺酸钠(SDBS)、0.05～0.2gMoS2二维材料，超声20～30min混匀溶液，将溶液转移到30mL反应釜中，在200℃电热恒温鼓风干燥箱中反应18～24h。待反应釜冷却至常温后，将材料取出进行离心(8000～12000rpm)，超纯水/无水乙醇交替洗涤1～3次，在50～65℃真空干燥箱中干燥6～10h，得到铜基铁氧体MoS2二维纳米材料粉末(MoS2/SDBS/Cu
‑
CuF2O4)，加5mL水重新分散配成2.5mg/mL溶液，备用。
[0009](2)紫外比色传感方法的构建
[0010]a.将96孔石英酶标板放入超声仪中依次用乙醇和蒸馏水分别清洗2～3次，超声10～15min，然后晾干备用。
[0011]b.取2.5mg/mL 5～10μL MoS2/SDBS/Cu
‑
CuF2O4、20mM 5～10μL TMB、1000μM 5μL H2O2依次加入到65～75μL 0.1M pH 4.0醋酸缓冲液中。
[0012]c.将上述混合溶液混匀，置于室温下10min，利用酶标仪测试其紫外吸收曲线，随后分别加入不同浓度的GSH、Cys或AA，维持每个测试样本最终体积为100μL，再次利用酶标仪测试其紫外吸收曲线，波长范围500～800nm。
[0013]GSH、Cys、AA的分析检测：
[0014]上述步骤(2)不同浓度的GSH为：0、0.01、0.05、0.2、2、5、10、20、40、60、70、80、90、100、110、120μM；不同浓度的Cys为：0、0.02、0.1、0.5、2、8、20、40、70、90、110、130、150、170、190、200μM；不同浓度的AA为0、0.5、2、5、10、30、50、80、100、120、150、180、200、220、240、250μM。基于此能够得到一系列GSH、Cys和AA传感器，并分别应用于GSH、Cys、AA的检测分析。
[0015]利用上述基于铜基铁氧体纳米酶的比色生物传感器的制备方法及应用，采用紫外分光光度法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的紫外比色传感器研制及其应用，其机理如下：采用水热合成法制备了铜基铁氧体MoS2二维纳米材料，该材料具有较好的电子传递速率及催化性能，较大地提高了其过氧化物酶活性。其次，该纳米材料能够有效催化H2O2产生
·
OH导致TMB氧化，而GSH、Cys、AA可以有效抑制这一反应，因此通过紫外方法和比色方法的协调对照试验可快速并方便地实现上述三种物质的分析检测。显然，在一定的浓度范围内，H2O2浓度越高，产生的
·
OH越多，氧化TMB也就越多，溶液蓝色程度越深，吸光度值越大；根据这一现象，在一定的浓度范围内，确定TMB和H2O2之间的最佳比值，溶液变蓝后分别加入GSH、Cys、AA三种还原物质，还原物质的浓度越高溶液蓝色越浅，吸光度值随其浓度增大逐渐减小。基于以上的几个方面，构建了一种简单、快速、高灵敏度的GSH、Cys、AA的紫外比色传感方法。2.根据权利要求1所述的基于铜基铁氧体MoS2二维纳米材料的紫外比色传感器研制及其应用，其特征在于：本专利针对CuFe2O4电子转移速率低、催化效率低的问题，采取...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宇芳，卢彦美，刘佳月，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：