CN105158453B - 一种用于壬基酚检测的无标记电化学免疫传感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于壬基酚检测的无标记电化学免疫传感器的制备方法，属于新型纳米功能材料和环境检测技术领域。本发明首先采用一锅法制备了二硫化钼/金钯合金纳米复合材料MoS2/AuPd，进而利用其优异的吸附和电化学催化性能制得了简单、快速、灵敏的可用于实际样品中壬基酚检测的无标记电化学免疫传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于无机纳米复合材料构建的无标记电化学免疫传感器的制备方法，所制备的传感器可用于壬基酚的检测。属于新型纳米功能材料与环境检测技术领域。
背景技术
壬基酚是一种重要的精细化工原料和中间体，而被广泛应用于主要用于生产纺织印染助剂、润滑油添加剂、农药乳化剂、树脂改性剂、树脂及橡胶稳定剂等领域。但由于其具有内分泌干扰效应，可促进乳腺癌细胞增殖，而属于有机污染物，是一种干扰内分泌的致癌物，并有“精子杀手”之称。环境标准以及美国国家环保局推荐标准中，壬基酚在淡水中的含量不应高于6.6 ng/mL，在咸水中不应高于1.7 ng/mL。因此，快速、灵敏的定性、定量检测实际样品中的壬基酚对于人们的生产和生活具有重要的意义。
电化学免疫传感器由于其灵敏度高、特异性好、操作简便等优点被广泛应用于临床分析和环境检测领域，其中，无标记电化学免疫传感器因其制备相对简单、受环境影响小等优点，具有更广阔的应用前景。构建无标记的电化学免疫传感器，关键的技术是提高修饰电极对抗体的固定量和对测试底液的信号响应速度和大小。
二硫化钼，化学式为MoS2，英文名称为molybdenum disulfide，是辉钼矿的主要成分，是应用最广泛的固体润滑剂之一。其纳米二维结构，是性能优异的半导体纳米材料，除了具有大的比表面积，可以作为催化剂和生物抗体的载体，提高负载量，同时作为助催化剂也具有优良的电子传递性能。
目前，大多数的合成手段都是分开合成后，再将催化剂与载体进行复合，过程繁琐，产率不高。因此，对于一锅法制备具有优良催化性能的催化剂具有广泛的应用前景和重要的科学意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备简单、灵敏度高、特异性强的可用于壬基酚检测的电化学免疫传感器的制备方法，所制备的传感器，可用于壬基酚的灵敏、快速检测。基于此目的，本发明先采用一锅法制备出二硫化钼/金钯合金纳米复合材料MoS2/AuPd，并利用其对电极进行修饰，有效提高了电极的比表面积，增大了抗体的吸附量；并且极大增强了电极的电子响应速度和对测试底液的电催化信号强度等性能；然后通过吸附作用，固定壬基酚抗体。在进行检测时，利用抗体与抗原的特异性定量结合，使得电极对H2O2的电流响应信号相应降低，从而实现了采用无标记的电化学方法检测壬基酚的免疫传感器的构建。
本发明采用的技术方案如下：
1. 一种用于壬基酚检测的无标记电化学免疫传感器的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
（1）取35 mL的十六烷基三甲基溴化铵CTAB溶液，加入2~6 mL的氯金酸HAuCl4溶液和2~6 mL的氯钯酸H2PdCl4溶液，搅拌15分钟后，继续搅拌并相继加入2~6 mL的抗坏血酸溶液，0.5~1.5 mL的钼酸钠Na2MoO4溶液和0.01~0.03 g 硫化钠Na2S，搅拌15分钟后，放入反应釜中，在150~220℃下，反应12~16小时；冷却至室温后，使用去离子水离心洗涤，在40 ℃下进行真空干燥，即制得二硫化钼/金钯合金纳米复合材料MoS2/AuPd，将其溶于去离子水制得MoS2/AuPd溶液；
（2）以直径4 mm的玻碳电极为工作电极，在电极表面滴涂5~12 µL 的MoS2/AuPd溶液，室温下晾干；
（3）将步骤（2）中得到的电极用去离子水清洗，室温下晾干成膜，在电极表面滴涂5~12 µL的壬基酚抗体溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；
（4）将步骤（3）中得到的电极用去离子水清洗，继续在电极表面滴涂5~10 µL的牛血清白蛋白BSA溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干，用去离子水清洗，4 ℃ 冰箱中晾干成膜，制得无标记电化学免疫传感器；
所述的CTAB溶液的浓度为0.1 mol/L，所述的HAuCl4浓度为0.06 mol/L，所述的H2PdCl4浓度为0.03 mol/L，所述的抗坏血酸溶液浓度为0.3 mol/L，所述的Na2MoO4溶液浓度为0.1 mol/L；
所述的MoS2/AuPd溶液浓度为1 mg/mL；
所述的壬基酚抗体溶液浓度为10 µg/mL；
所述的BSA溶液浓度为100 µg/mL。
2. 本发明所述的制备方法所制备的无标记电化学免疫传感器，其特征在于，所述的无标记电化学免疫传感器的用途为可用于实际样品中壬基酚的快速、灵敏检测。
3. 本发明所述的无标记电化学免疫传感器的用途，其特征在于，检测壬基酚的检测步骤为：
（1）标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的壬基酚标准溶液，底液为pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液；
（2）工作电极修饰：将本发明所述的无标记电化学免疫传感器作为工作电极，将步骤（1）中配制的不同浓度的壬基酚标准溶液分别滴涂到工作电极表面，4 ℃ 冰箱中保存；
（3）工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤（2）所修饰好的工作电极组成三电极系统，连接电化学工作站，在电解槽中先后加入10~25 mL pH=7.0~8.0的PBS缓冲溶液和20 µL浓度为3~6 mol/L的H2O2；通过计时电流法检测组装的工作电极对H2O2的响应；空白标样的响应电流记为I 0，含有不同浓度的壬基酚标准溶液的响应电流记作I i，响应电流降低的差值为ΔI = I 0-I i，ΔI与壬基酚标准溶液的质量浓度C之间成线性关系，绘制ΔI－C工作曲线；
（4）壬基酚的检测：用待测样品代替步骤（1）中的壬基酚标准溶液，按照步骤（2）和（3）中的方法进行检测，根据响应电流降低的差值ΔI和工作曲线，得到待测样品中壬基酚的含量。
本发明的有益成果
（1）本发明所述的无标记电化学免疫传感器的制备方法，制备过程简单、操作方便，所制备的传感器可以实现对实际样品中壬基酚的快速、灵敏、高选择性检测，具有市场发展前景。
（2）本发明首次采用一锅法制备了MoS2/AuPd，并将其应用于无标记电化学免疫传感器的制备中，利用MoS2/AuPd的大比表面积以增大抗体的吸附量、高催化活性以提高电化学响应信号强度及其高电子传递速率以提高电化学响应信号速度，显著增强了电极对H2O2的响应速度和强度，大大提高了电化学传感器的检测灵敏度，具有重要的科学意义和应用价值。
具体实施方式
实施例1 MoS2/AuPd的制备方法
取35 mL浓度为0.1 mol/L的CTAB溶液，加入2 mL浓度为0.06 mol/L的HAuCl4溶液和2 mL浓度为0.03 mol/L的H2PdCl4溶液，搅拌15分钟后，继续搅拌并相继加入2 mL浓度为0.3 mol/L的抗坏血酸溶液，0.5 mL浓度为0.1 mol/L的Na2MoO4溶液和0.01 g的Na2S，搅拌15分钟后，放入反应釜中，在180℃下，反应14小时；冷却至室温后，使用去离子水离心洗涤，在40 ℃下进行真空干燥，即制得MoS2/AuPd，将其溶于去离子水制得浓度为1 mg/mL 的MoS2/AuPd溶液。
实施例2 MoS2/AuPd的制备方法
取35 mL浓度为0.1 mol/L的CTAB溶液，加入4 mL浓度为0.06 mol/L的HAuCl4溶液和4 mL浓度为0.03 mol/L的H2PdCl4溶液，搅拌15分钟后，继续搅拌并相继加入4 mL浓度为0.3 mol/L的抗坏血酸溶液，1.0 mL浓度为0.1 mol/L的Na2MoO4溶液和0.02 g的Na2S，搅拌15分钟后，放入反应釜中，在150℃下，反应16小时；冷却至室温后，使用去离子水离心洗涤，在40 ℃下进行真空干燥，即制得MoS2/AuPd，将其溶于去离子水制得浓度为1 mg/mL 的MoS2/AuPd溶液。
实施例3 MoS2/AuPd的制备方法
取35 mL浓度为0.1 mol/L的CTAB溶液，加入6 mL浓度为0.06 mol/L的HAuCl4溶液和6 mL浓度为0.03 mol/L的H2PdCl4溶液，搅拌15分钟后，继续搅拌并相继加入6 mL浓度为0.3 mol/L的抗坏血酸溶液，1.5 mL浓度为0.1 mol/L的Na2MoO4溶液和0.03 g的Na2S，搅拌15分钟后，放入反应釜中，在220℃下，反应12小时；冷却至室温后，使用去离子水离心洗涤，在40 ℃下进行真空干燥，即制得MoS2/AuPd，将其溶于去离子水制得浓度为1 mg/mL 的MoS2/AuPd溶液。
实施例4 无标记电化学免疫传感器的制备方法
（1）以直径4 mm的玻碳电极为工作电极，在电极表面滴涂5 µL 实施例1中制得的MoS2/AuPd溶液，室温下晾干；
（2）将步骤（1）中得到的电极用去离子水清洗，室温下晾干成膜，在电极表面滴涂5µL浓度为10 µg/mL的壬基酚抗体溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；
（3）将步骤（2）中得到的电极用去离子水清洗，继续在电极表面滴涂5 µL浓度为100 µg/mL的BSA溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干，用去离子水清洗，4 ℃ 冰箱中晾干成膜，制得无标记电化学免疫传感器。
实施例5 无标记电化学免疫传感器的制备方法
（1）以直径4 mm的玻碳电极为工作电极，在电极表面滴涂8 µL 实施例2中制得的MoS2/AuPd溶液，室温下晾干；
（2）将步骤（1）中得到的电极用去离子水清洗，室温下晾干成膜，在电极表面滴涂8µL浓度为10 µg/mL的壬基酚抗体溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；
（3）将步骤（2）中得到的电极用去离子水清洗，继续在电极表面滴涂7 µL浓度为100 µg/mL的BSA溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干，用去离子水清洗，4 ℃ 冰箱中晾干成膜，制得无标记电化学免疫传感器。
实施例6 无标记电化学免疫传感器的制备方法
（1）以直径4 mm的玻碳电极为工作电极，在电极表面滴涂12 µL实施例3中制得的MoS2/AuPd溶液，室温下晾干；
（2）将步骤（1）中得到的电极用去离子水清洗，室温下晾干成膜，在电极表面滴涂12 µL浓度为10 µg/mL的壬基酚抗体溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；
（3）将步骤（2）中得到的电极用去离子水清洗，继续在电极表面滴涂10 µL浓度为100 µg/mL的BSA溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干，用去离子水清洗，4 ℃ 冰箱中晾干成膜，制得无标记电化学免疫传感器。
实施例7 实施例4制备无标记电化学免疫传感器用于壬基酚的检测，步骤如下:
（1）标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的壬基酚标准溶液，底液为pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液；
（2）工作电极修饰：将实施例4所制备无标记电化学免疫传感器作为工作电极，将步骤（1）中配制的不同浓度的壬基酚标准溶液分别滴涂到工作电极表面，4 ℃ 冰箱中保存；
（3）工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤（2）所修饰好的工作电极组成三电极系统，连接电化学工作站，在电解槽中先后加入10mL pH=7.0的PBS缓冲溶液和20 µL浓度为3 mol/L的H2O2；通过计时电流法检测组装的工作电极对H2O2的响应；空白标样的响应电流记为I 0，含有不同浓度的壬基酚标准溶液的响应电流记作I i，响应电流降低的差值为ΔI = I 0-I i，ΔI与壬基酚标准溶液的质量浓度C之间成线性关系，绘制ΔI－C工作曲线；
（4）壬基酚的检测：用待测样品代替步骤（1）中的壬基酚标准溶液，按照步骤（2）和（3）中的方法进行检测，根据响应电流降低的差值ΔI和工作曲线，得到待测样品中壬基酚的含量；
所述的壬基酚电化学免疫传感器用于壬基酚的检测，其线性检测范围为：0.02~80ng/mL，检出限为：7 pg/mL。
实施例8 实施例5制备无标记电化学免疫传感器用于壬基酚的检测，步骤如下:
（1）标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的壬基酚标准溶液，底液为pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液；
（2）工作电极修饰：将实施例5所制备无标记电化学免疫传感器作为工作电极，将步骤（1）中配制的不同浓度的壬基酚标准溶液分别滴涂到工作电极表面，4 ℃ 冰箱中保存；
（3）工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤（2）所修饰好的工作电极组成三电极系统，连接电化学工作站，在电解槽中先后加入15mL pH=7.4的PBS缓冲溶液和20 µL浓度为4 mol/L的H2O2；通过计时电流法检测组装的工作电极对H2O2的响应；空白标样的响应电流记为I 0，含有不同浓度的壬基酚标准溶液的响应电流记作I i，响应电流降低的差值为ΔI = I 0-I i，ΔI与壬基酚标准溶液的质量浓度C之间成线性关系，绘制ΔI－C工作曲线；
（4）壬基酚的检测：用待测样品代替步骤（1）中的壬基酚标准溶液，按照步骤（2）和（3）中的方法进行检测，根据响应电流降低的差值ΔI和工作曲线，得到待测样品中壬基酚的含量；
所述的无标记电化学免疫传感器用于壬基酚的检测，其线性检测范围为：0.02~85ng/mL，检出限为：7 pg/mL。
实施例9 实施例6制备无标记电化学免疫传感器用于壬基酚的检测，步骤如下:
（1）标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的壬基酚标准溶液，底液为pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液；
（2）工作电极修饰：将实施例6所制备壬基酚电化学免疫传感器作为工作电极，将步骤（1）中配制的不同浓度的壬基酚标准溶液分别滴涂到工作电极表面，4 ℃ 冰箱中保存；
（3）工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤（2）所修饰好的工作电极组成三电极系统，连接电化学工作站，在电解槽中先后加入25mL pH=8.0的PBS缓冲溶液和20 µL浓度为6 mol/L的H2O2；通过计时电流法检测组装的工作电极对H2O2的响应；空白标样的响应电流记为I 0，含有不同浓度的壬基酚标准溶液的响应电流记作I i，响应电流降低的差值为ΔI = I 0-I i，ΔI与壬基酚标准溶液的质量浓度C之间成线性关系，绘制ΔI－C工作曲线；
（4）壬基酚的检测：用待测样品代替步骤（1）中的壬基酚标准溶液，按照步骤（2）和（3）中的方法进行检测，根据响应电流降低的差值ΔI和工作曲线，得到待测样品中壬基酚的含量；
所述的无标记电化学免疫传感器用于壬基酚的检测，其线性检测范围为：0.02~75ng/mL，检出限为：7 pg/mL。
实施例10 实际样品中壬基酚的检测
准确移取不同环境水样，加入一定质量浓度的壬基酚标准溶液，以未加入壬基酚的相同样品为空白，进行加标回收实验，按照实施例7~9的步骤进行检测，测定样品中壬基酚的回收率，检测结果见表1；
表1 实际样品中壬基酚的检测结果
表1检测结果可知，结果的相对标准偏差RSD小于3.0 %，回收率为98.3~102%，表明本发明所制备的无标记电化学免疫传感器可用于实际样品中壬基酚的检测，方法的灵敏度高、特异性强，结果准确可靠。
Claims (2)
1.一种用于壬基酚检测的无标记电化学免疫传感器的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
（1）取35 mL的十六烷基三甲基溴化铵CTAB溶液，加入2~6 mL的氯金酸HAuCl4溶液和2~6mL的氯钯酸H2PdCl4溶液，搅拌15分钟后，继续搅拌并相继加入2~6 mL的抗坏血酸溶液，0.5~1.5 mL的钼酸钠Na2MoO4溶液和0.01~0.03 g 硫化钠Na2S，搅拌15分钟后，放入反应釜中，在150~220℃下，反应12~16小时；冷却至室温后，使用去离子水离心洗涤，在40 ℃下进行真空干燥，即制得二硫化钼/金钯合金纳米复合材料MoS2/AuPd，将其溶于去离子水制得MoS2/AuPd溶液；
（2）以直径4 mm的玻碳电极为工作电极，在电极表面滴涂5~12 µL 的MoS2/AuPd溶液，室温下晾干；
（3）将步骤（2）中得到的电极用去离子水清洗，室温下晾干成膜，在电极表面滴涂5~12µL的壬基酚抗体溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；
（4）将步骤（3）中得到的电极用去离子水清洗，继续在电极表面滴涂5~10 µL的牛血清白蛋白BSA溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干，用去离子水清洗，4 ℃ 冰箱中晾干成膜，制得无标记电化学免疫传感器；
所述的CTAB溶液的浓度为0.1 mol/L，所述的HAuCl4浓度为0.06 mol/L，所述的H2PdCl4浓度为0.03 mol/L，所述的抗坏血酸溶液浓度为0.3 mol/L，所述的Na2MoO4溶液浓度为0.1mol/L；
所述的MoS2/AuPd溶液浓度为1 mg/mL；
所述的壬基酚抗体溶液浓度为10 µg/mL；
所述的BSA溶液浓度为100 µg/mL。
2.根据权利要求1所述的制备方法所制备的无标记电化学免疫传感器，其特征在于，所述的无标记电化学免疫传感器的用途为可用于壬基酚的检测。
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