CN113970585A - 一种增强吸附电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增强吸附电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法，包括以下步骤：柔性振动电极体系的制作：通过柔性夹层基板的光刻、三电极系统的构建、振动器件的组装，得到柔性振动电极体系；传感器敏感面的功能修饰：在柔性振动电极体系工作电极表面加入吡虫啉抗体，得到敏感面修饰后的增强吸附电化学免疫传感器。本发明应用柔性电路板制作技术和材料来简化传感器制造，将吡虫啉作为抗原，引入吡虫啉抗体识别吡虫啉的方法使得传感器有着高效的选择性，振动马达与柔性三电极体系的传感器集成在一起，以改善吡虫啉吸附过程，缩短了反应时间，提高了检测效率。本发明可以实现对吡虫啉的快速检测，具有传感器制作简单，成本低，便于携带等优点。

Description

一种增强吸附电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法
技术领域
本发明属于电化学传感器检测农药残留领域，一种增强吸附电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法。
背景技术
吡虫啉是20世纪以来增长最快的新烟碱类杀虫剂。它选择性地作用于昆虫中枢神经系统的烟碱乙酰胆碱受体，从而阻碍神经传递。过度使用吡虫啉导致土壤和水大量污染，并因此侵入食物链，严重危害人类健康。因此建立一种对自然样品中吡虫啉快速测定的方法十分必要。近年来，对吡虫啉进行电化学分析检测多见于研究。传统电化学传感器对吡虫啉的检测方法具有灵敏度高、检测范围大、稳定性强等优点，但通常存在传感器制作周期长、设备过大、响应速度慢等情况。
目前市场上并无成型的利用振动增强吸附电化学免疫传感器实现吡虫啉灵敏检测的设备。现有的应用于吡虫啉检测的电化学传感器中，专利“一种生物质衍生多孔碳表面负载聚苯胺用于吡虫啉的电化学检测方法”CN111595920A公开了一种拉菲草衍生多孔碳材料负载聚苯胺纳米材料电化学传感器的制备方法，以及利用所述传感器对吡虫啉进行检测的方法。该方法得到的多孔碳聚苯胺复合材料具有较大的表面积。但该传感器制备周期较长，过程复杂，传感速度慢，选择性差。
发明内容
针对传统吡虫啉检测仪器存在设备过大，制备过程复杂、响应速度慢等问题，本发明公开一种增强吸附电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法，结合增强吸附的振动电极和抗原抗体反应的特异性，选择性测定自然样品中的吡虫啉。增强吸附电化学免疫传感器的制备主要包括柔性振动电极体系的制作和传感器功能修饰。其中，柔性振动电极体系的制作包括柔性夹层基板的光刻、三电极系统的构建、振动器件的组装。本发明应用柔性电路板制作技术和材料来简化传感器制造。将农药吡虫啉作为抗原，引入吡虫啉抗体识别吡虫啉的方法使得传感器有着高效的选择性。微型振动马达与柔性三电极体系的传感器集成在一起，以改善吡虫啉吸附过程，这大大缩短了反应时间，提高了检测效率。本发明所设计的增强吸附电化学免疫传感器可以实现对吡虫啉的快速检测，具有传感器制作简单，成本低，便于携带等优点。
本发明通过以下技术方案实现：
一种增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，包括以下步骤：
柔性振动电极体系的制作：通过柔性夹层基板的光刻、三电极系统的构建、振动器件的组装，得到柔性振动电极体系；
传感器敏感面的功能修饰：在柔性振动电极体系工作电极表面加入吡虫啉抗体，得到敏感面修饰后的增强吸附电化学免疫传感器。
上述方案中，所述柔性振动电极体系的制作具体包括以下步骤：
柔性夹层基板的光刻：对柔性夹层基板(1)进行光刻，所述柔性夹层基板(1)上从上到下依次形成光致抗蚀剂涂层(2)、铜膜(3)和聚酰亚胺膜(4)；
三电极系统的构建：将光刻后的柔性夹层基板(1)通过浸渍形成半圆形金层为对电极(5)，圆形金层修饰后为工作电极(7)，银/氯化银浇涂的半圆层为固体参比电极(6)；
振动器件的组装：在构建三电极系统后的柔性夹层基板(1)的反应腔(9)底部安装振动马达(8)。
进一步的，所述三电极系统的构建中，三电极构建完成后除了电极和焊盘区域外，在暴露的导电层中施加绝缘漆。
上述方案中，所述柔性振动传感器敏感面的功能修饰具体为：在所述柔性振动电极体系的工作电极(7)表面镀上一层金纳米粒子AuNPs后，向反应腔(9)中滴加吡虫啉抗体和牛血清蛋白BSA孵育后作为传感面。
进一步的，所述金纳米粒子AuNPs的沉积时间为2～4min。
进一步的，所述吡虫啉抗体的浓度为5～50μg/mL，稀释液为0.1M、pH 6的磷酸缓冲盐溶液PBS。
进一步的，所述牛血清蛋白BSA的浓度为1～2％，稀释液为0.1M、pH 6的磷酸缓冲盐溶液PBS。
一种增强吸附电化学免疫传感器，所述增强吸附电化学免疫传感器是根据所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法制备得到的。
一种利用所述增强吸附电化学免疫传感器的吡虫啉检测方法，包括以下步骤：
建立不同浓度下吡虫啉的标准曲线：将不同浓度吡虫啉注射入所述增强吸附电化学免疫传感器的反应腔(9)中孵育，之后在PBS分析液中进行差分脉冲伏安法DPV测试，由于吡虫啉的抗体存在于传感器表面，当吡虫啉孵育时，两者发生特异性结合，在振动马达(8)的作用下，吡虫啉分子到达传感器表面，被吡虫啉抗体捕获，在差分脉冲伏安法DPV测试中，吡虫啉分子在三电极体系中发生不可逆的还原反应，产生还原峰，随着吡虫啉浓度的改变，还原电流强度也随之改变，根据此时的电流强度和吡虫啉浓度建立I/C标准曲线；
根据建立的I/C曲线计算出待测吡虫啉浓度：将预处理后的待测样品注入所述增强吸附电化学免疫的反应腔(9)中，吡虫啉分子被抗体捕获，同时振动马达(8)开启，改善吡虫啉分子吸附过程，由于吡虫啉分子存在于传感器表面，在差分脉冲伏安法DPV检测中产生还原电流，得到了建立在电流和浓度上的I/C标准曲线，通过电流强度计算出待测样品中吡虫啉浓度。
上述方案中，所述I/C的标准曲线为：Y＝-0.103X-0.429，R2＝0.995。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明包括集成的三电极系统和振动器件，结合柔性印刷电路和振动增强吸附来检测吡虫啉，简化了传感器的制造，其中集成设计有助于传感器的小型化和系统化。同时，吡虫啉抗体被修饰在传感器表面与待测物吡虫啉发生特异性结合反应，增加了传感器的选择性，为吡虫啉的快速检测提供了可能性。在吡虫啉吸附过程中，片上振动器件带来稳定的对流条件，改善了待检测物质吡虫啉的吸附过程，提高检测效率。本发明所涉及的一种增强吸附电化学免疫传感器制备方法弥补了传统电化学传感器制作复杂，传感时间长，成本高的缺点。可实现对实验室和自然样品中吡虫啉的选择性、快速检测。
附图说明
图1：本发明的增强振动吸附的柔性电极的电路制作；
图2：柔性振动传感器模块实物图；
图3：柔性振动传感器敏感面的修饰过程；
图4：振动电机改善吡虫啉吸附对照图；
图5：吡虫啉浓度测定的标准曲线图。
图中，1、柔性夹层基板；2、光致抗蚀剂涂层；3、铜膜；4、聚酰亚胺膜；5、对电极；6、参比电极；7、工作电极；8、振动马达；9、反应腔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和2所示，一种增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，包括以下步骤：
柔性振动电极体系的制作：通过柔性夹层基板的光刻、三电极系统的构建、振动器件的组装，得到柔性振动电极体系；
传感器敏感面的功能修饰：在柔性振动电极体系工作电极表面加入吡虫啉抗体，得到敏感面修饰后的增强吸附电化学免疫传感器。
优选的，所述柔性振动电极体系的制作具体包括以下步骤：
柔性夹层基板的光刻：对柔性夹层基板(1)进行光刻，所述柔性夹层基板(1)上从上到下依次形成光致抗蚀剂涂层(2)、铜膜(3)和聚酰亚胺膜(4)；
三电极系统的构建：将光刻后的柔性夹层基板(1)通过浸渍形成半圆形金层为对电极(5)，圆形金层修饰后为工作电极(7)，银/氯化银浇涂的半圆层为固体参比电极(6)；
振动器件的组装：在构建三电极系统后的柔性夹层基板(1)的反应腔(9)底部安装振动马达(8)。
所述三电极系统的构建中，三电极构建完成后除了电极和焊盘区域外，在暴露的导电层中施加绝缘漆。
如图3所示，优选的，所述柔性振动传感器敏感面的功能修饰具体为：在所述柔性振动电极体系的工作电极(7)表面镀上一层金纳米粒子AuNPs后，向反应腔(9)中滴加吡虫啉抗体和牛血清蛋白BSA孵育后作为传感面。
优选的，所述金纳米粒子AuNPs的沉积时间为2～4min。
优选的，所述吡虫啉抗体的浓度为5～50μg/mL，稀释液为0.1M、pH 6的磷酸缓冲盐溶液PBS。
优选的，所述牛血清蛋白BSA的浓度为1～2％，稀释液为0.1M、pH 6的磷酸缓冲盐溶液PBS。
一种增强吸附电化学免疫传感器，所述增强吸附电化学免疫传感器是根据所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法制备得到的。
一种利用所述增强吸附电化学免疫传感器的吡虫啉检测方法，包括以下步骤：
建立不同浓度下吡虫啉的标准曲线：将不同浓度吡虫啉注射入所述增强吸附电化学免疫传感器的反应腔(9)中孵育，之后在PBS分析液中进行差分脉冲伏安法DPV测试，由于吡虫啉的抗体存在于传感器表面，当吡虫啉孵育时，两者发生特异性结合，在所集成的微型三电极体系中振动马达(8)的作用下，体系中建立了稳定的对流条件，更多的吡虫啉分子到达传感器表面，被吡虫啉抗体捕获，在差分脉冲伏安法DPV测试中，吡虫啉分子在三电极体系中发生不可逆的还原反应，产生还原峰，随着吡虫啉浓度的改变，还原电流强度也随之改变，根据此时的电流强度和吡虫啉浓度建立I/C标准曲线；
根据建立的I/C曲线计算出待测吡虫啉浓度：将预处理后的待测样品注入所述增强吸附电化学免疫的反应腔(9)中，吡虫啉分子被抗体捕获，同时振动马达(8)开启，改善吡虫啉分子吸附过程，免疫反应结合效率得到提高，由于吡虫啉分子存在于传感器表面，在差分脉冲伏安法DPV检测中产生还原电流，由于得到了建立在电流和浓度上的I/C标准曲线，通过电流强度计算出待测样品中吡虫啉浓度。
优选的，所述I/C的标准曲线为：Y＝-0.103X-0.429，R2＝0.995。
实施例1
一种增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，包括以下步骤：
柔性振动电极体系的制作：
(1)如图1所示，首先，对柔性夹层基板1进行光刻，柔性夹层基板1上从上到下依次形成10μm光致抗蚀剂涂层2、17μm铜膜3和0.3mm聚酰亚胺膜4。通过曝光和酸蚀刻，铜层被很好的保留下来。
(2)将步骤(1)制得的柔性夹层基板1用2g/L亚金氰化钾(KAu(CN)2)浸渍衬底形成0.5μm金层。此时，柔性夹层基板1上获得了具有金表面半圆形的对电极5、圆形和弧形的金电极。在弧形金电极上涂上0.1mm Ag/AgCl浆料，并在90℃温度条件下烘烤30min，形成固体参比电极6。直径为3mm的圆形金电极在功能化修饰后用作工作电极7。除了电极和焊盘区域外，暴露的导电层区域被涂上绝缘漆。
(3)通过聚二甲基硅氧烷PDMS将10mm振动马达8安装在柔性夹层基板1的底部形成传感器模块。
柔性振动传感器敏感面的功能修饰：
(1)如图3所示，在反应腔9中注入0.5mL,含有0.5M H2SO4和5×10-4M HAuCl4的混合溶液，在-0.9V的稳定条件下进行线性扫描伏安法(LSV)扫描，持续时间为180s，此时工作电极7表面被沉积上一层AuNPs。
(2)传感表面用乙醇和蒸馏水冲洗后，滴入吡虫啉抗体孵育1h。具体的，将1mg/mL吡虫啉抗体在0.1MPBS(pH 6)中稀释成浓度为25μg/mL的溶液。所得的溶液储存于-18℃冰箱中。所述乙醇为无水乙醇。
(3)质量分数为2％的牛血清蛋白BSA溶液滴加在传感表面静置30min以封闭特异性识别位点。具体的，准确称取0.2g牛血清蛋白BSA固体溶于10mL,0.1M的磷酸缓冲盐溶液PBS(pH 6)中。所得的液体储存于4℃冰箱中。
通过振动来改善吡虫啉吸附过程的对照测试，通过两组实验研究了振动对吸附平衡时间的影响。在每组中，吸附时间设定在10至30min的范围内。振动功能在第一组中是活跃的，但在另一组中是禁用的。分别将两组传感器孵育吡虫啉后进行DPV测试。
根据本实施例，优选的，吡虫啉浓度为3×10-5M，振动电压设置为2V。
根据本实施例，优选的，所述传感器在DPV测量中电势窗口、脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲周期分别被设置为-0.5V～-1.1V、0.05V、0.05s和0.5s。
如图4所示，吡虫啉的电流响应信号随着吸附时间的增加而改善，并逐渐达到平衡。振动组对时间增量反应迅速，并在15min内达到平衡。不同的是，非振动组消耗更多的时间(30min)来实现饱和吸附。因此，此实例表明通过引入振动提高了吡虫啉在传感器表面的吸附效率。
实施例2
一种增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，包括以下步骤：
本实施例2的柔性振动电极体系的制作为利用实施例1所述的方法制备得到，因此具有实施例1所述的有益效果，此处不再赘述。
柔性振动传感器敏感面的功能修饰：
(1)如图3所示，在反应腔9中注入0.5mL,含有0.5M H2SO4和5×10-4M HAuCl4的混合溶液，在-0.9V的稳定条件下进行线性扫描伏安法(LSV)扫描，持续时间为200s，此时工作电极7表面被沉积上一层AuNPs。
(2)传感表面用乙醇和蒸馏水冲洗后，滴入吡虫啉抗体孵育1h。具体的，将1mg/mL吡虫啉抗体在0.1M磷酸缓冲盐溶液PBS(pH 6)中稀释成浓度为10μg/mL的溶液。所得的溶液储存于-18℃冰箱中。所述乙醇为无水乙醇。
(3)质量分数为1％的BSA溶液滴加在传感表面静置30min以封闭特异性识别位点。具体的，准确称取0.1gBSA固体溶于10mL,0.1M磷酸缓冲盐溶液PBS(pH 6)中。所得的液体储存于4℃冰箱中。
吡虫啉浓度测定的标准曲线图的建立：将不同浓度的吡虫啉溶液滴入到传感器模块中，采用DPV进行检测。具体的，将1M吡虫啉原液用0.1M磷酸缓冲盐溶液PBS(pH 6)配置成浓度为5～100μM的溶液储存于4℃冰箱中。用0.1M磷酸缓冲盐溶液PBS(pH 6)作为DPV检测的分析液。
根据本实施例，优选的，振动电压设置为2V。
根据本实施例，优选的，所述传感器在DPV测量中电势窗口、脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲周期分别被设置为-0.5V～-1V、0.05V、0.05s和0.5s。
根据本实施例，优选的，所述电流的I/C的标准曲线为：Y＝-0.103X-0.429，R2＝0.995。
测量范围：在0.005～100μM范围内，吡虫啉浓度与所述增强的柔性振动吸附电化学免疫传感器的电流强度信号之间存在良好的线性关系，定义为Y＝-0.103X-0.429，R2＝0.995。当吡虫啉浓度超过100μM时，由于抗原抗体反应的饱和行为，所述传感器开始失去灵敏度。根据预先确定的吡虫啉浓度和传感器的读数，得到标准曲线图，如图5所示。
一种利用所述增强吸附电化学免疫传感器在菠菜样品中的检测方法：
样品分析：菠菜样本由镇江市食品药品监督管理局随机提供。根据GB23200.50—2016对样品进行预处理。具体的：取100g菠菜样品，切碎后，然后用组织捣碎机捣碎以获得浆状的液体。在烧杯中加入精确称量的10g(精确到0.01g)捣碎后的菠菜液体和10mL提取剂(乙腈)。随后，将烧杯转移到超声波环境中提取5min。之后，用1μm聚四氟乙烯筛过滤产物，所得产物在8000rpm/min条件下离心10min。将上层清液转移至另一支离心管中，再用5mL乙腈重复以上提取过程3次后合并提取液，于40℃条件下氮吹浓缩至2mL。所得预处理液储存于4℃冰箱中备用。在进行DPV测量的同时，采用标准方法，高效液相色谱法(HPLC)对处理液进行测定。HPLC测定之前，利用0.45μm有机相微孔滤膜对待测液进行过滤。
根据本实施例，优选的，HPLC检测中色谱柱、流速、柱温、进样量分别设置为C18、0.5mL/min、30℃、10μL。
在DPV和HPLC检测中，每种样品测量3次，以3个读数的平均值作为最终记录。然后用t检验的统计方法进行分析。本实施例的检测方法和标准方法对样本测得数据如表1所示，在预先设定的显著性水平为0.01时，两种方法的数据无统计学差异，且本方法反应时间为15min。验证了本发明所述增强吸附电化学免疫传感器对吡虫啉检测具有良好的敏感性，可以实时有效地实现吡虫啉浓度的检测。本发明所设计的传感器具有检测响应快，检测结果准确，灵敏度高、测量范围广等特点，可以实现对复杂的自然样本中吡虫啉的检测以及应用。
表1本发明方法检测菠菜样本与标准方法检测结果的对比
Figure BDA0003245939840000071
实施例3
一种增强吸附电化学免疫传感器的制作方法包括以下步骤：
本实施例3所述柔性振动电极体系的制作为利用实施例1所述的方法制备得到，因此具有实施例1所述的有益效果，此处不再赘述。
柔性振动传感器敏感面的功能修饰：
(1)如图3所示，在反应腔9中注入0.5mL,含有0.5M H2SO4和5×10-4M HAuCl4的混合溶液，在-0.9V的稳定条件下进行线性扫描伏安法(LSV)扫描，持续时间为150s，此时工作电极表面被沉积上一层AuNPs。
(2)传感表面用乙醇和蒸馏水冲洗后，滴入吡虫啉抗体孵育1h。具体的，将1mg/mL吡虫啉抗体在0.1M PBS(pH 6)中稀释成浓度为15μg/mL的溶液。所得的溶液储存于-18℃冰箱中。所述乙醇为无水乙醇。
(3)质量分数为1％的BSA溶液滴加在传感表面静置40min以封闭特异性识别位点。具体的，准确称取0.1gBSA固体溶于10mL,0.1M PBS(pH 6)中。所得的液体储存于4℃冰箱中。
一种利用所述增强吸附电化学免疫传感器在糙米样品中的检测方法：
样品分析：糙米样品随机购买于镇江市沃尔玛超市。根据GB23200.50—2016对样品进行预处理。具体的：对于糙米样品，称取2g试样(精确至0.01g)，将称取的糙米样品置于50mL离心管中，加入5mL水混匀后浸泡40min。将所得混合物置于组织捣碎机中，加入2g氯化钠和10mL乙腈捣碎3min。接着，将所得产物在5000rpm/min条件下离心5min后，将上层清液转移至另一支离心管，用5mL乙腈重复以上提取过程3次后合并提取液，于40℃下氮吹浓缩至2mL。所得预处理液储存于4℃冰箱中备用。在进行DPV测量的同时，采用HPLC对处理液进行测定。HPLC测定之前,利用0.45μm有机相微孔滤膜对待测液进行过滤。
根据本实施例，优选的，振动电压设置为2V。
根据本实施例，优选的，所述传感器在DPV测量中电势窗口、脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲周期分别被设置为-0.6V～-1.2V、0.05V、0.05s和0.5s。
根据本实施例，优选的，HPLC检测中色谱柱、流速、柱温、进样量分别设置为C18、0.5mL/min、30℃、10μL。
表2本发明方法检测糙米样本与标准方法检测结果的对比
Figure BDA0003245939840000081
在DPV和HPLC检测中，每种样品测量3次，以3个读数的平均值作为最终记录。然后用t检验的统计方法进行分析。本发明所述方法和标准方法对样本测得数据如表2所示，在预先设定的显著性水平为0.05时，两种方法的数据无统计学差异，且本方法反应时间为15min。验证了利用本发明所述增强吸附电化学免疫传感器来检测吡虫啉具有良好的敏感性，且本发明首次把增强振动吸附和柔性电极体系结合起来，改善了传感器上吡虫啉的吸附过程。
最后说明的是，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，且每个实施列对本发明进行了详细的说明，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，对本方案进行等同替换或者修改，而不脱离本发明技术方案的核心，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
柔性振动电极体系的制作：通过柔性夹层基板的光刻、三电极系统的构建、振动器件的组装，得到柔性振动电极体系；
传感器敏感面的功能修饰：在柔性振动电极体系工作电极表面加入吡虫啉抗体，得到敏感面修饰后的增强吸附电化学免疫传感器。
2.根据权利要求1所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，所述柔性振动电极体系的制作具体包括以下步骤：
柔性夹层基板的光刻：对柔性夹层基板(1)进行光刻，所述柔性夹层基板(1)上从上到下依次形成光致抗蚀剂涂层(2)、铜膜(3)和聚酰亚胺膜(4)；
三电极系统的构建：将光刻后的柔性夹层基板(1)通过浸渍形成半圆形金层为对电极(5)，圆形金层修饰后为工作电极(7)，银/氯化银浇涂的半圆层为固体参比电极(6)；
振动器件的组装：在构建三电极系统后的柔性夹层基板(1)的反应腔(9)底部安装振动马达(8)。
3.根据权利要求2所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，所述三电极系统的构建中，三电极构建完成后除了电极和焊盘区域外，在暴露的导电层中施加绝缘漆。
4.根据权利要求1所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，所述柔性振动传感器敏感面的功能修饰具体为：在所述柔性振动电极体系的工作电极(7)表面镀上一层金纳米粒子AuNPs后，向反应腔(9)中滴加吡虫啉抗体和牛血清蛋白BSA孵育后作为传感面。
5.根据权利要求4所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，所述金纳米粒子AuNPs的沉积时间为2～4min。
6.根据权利要求4所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，所述吡虫啉抗体的浓度为5～50μg/mL，稀释液为0.1M、pH 6的磷酸缓冲盐溶液PBS。
7.根据权利要求4所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，所述牛血清蛋白BSA的浓度为1～2％，稀释液为0.1M、pH 6的磷酸缓冲盐溶液PBS。
8.一种增强吸附电化学免疫传感器，其特征在于，所述增强吸附电化学免疫传感器是根据权利要求1-7任意一项所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法制备得到的。
9.一种利用权利要求8所述增强吸附电化学免疫传感器的吡虫啉检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立不同浓度下吡虫啉的标准曲线：将不同浓度吡虫啉注射入所述增强吸附电化学免疫传感器的反应腔(9)中孵育，之后在PBS分析液中进行差分脉冲伏安法DPV测试，由于吡虫啉的抗体存在于传感器表面，当吡虫啉孵育时，两者发生特异性结合，在振动马达(8)的作用下，吡虫啉分子到达传感器表面，被吡虫啉抗体捕获，在差分脉冲伏安法DPV测试中，吡虫啉分子在三电极体系中发生不可逆的还原反应，产生还原峰，随着吡虫啉浓度的改变，还原电流强度也随之改变，根据此时的电流强度和吡虫啉浓度建立I/C标准曲线；
根据建立的I/C曲线计算出待测吡虫啉浓度：将预处理后的待测样品注入所述增强吸附电化学免疫的反应腔(9)中，吡虫啉分子被抗体捕获，同时振动马达(8)开启，改善吡虫啉分子吸附过程，由于吡虫啉分子存在于传感器表面，在差分脉冲伏安法DPV检测中产生还原电流，由于得到了建立在电流和浓度上的I/C标准曲线，通过电流强度计算出待测样品中吡虫啉浓度。
10.根据权利要求1所述增强吸附电化学免疫传感器的制作方法，其特征在于，所述I/C的标准曲线为：Y＝-0.103X-0.429，R2＝0.995。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023212991A1 (zh) * 2022-05-06 2023-11-09 江苏大学 一种双电场驱动传感器的制备方法及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102937607A (zh) * 2012-11-09 2013-02-20 西安交通大学 一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法
US20160341722A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Universiti Brunei Darussalam Electrochemical immunosensor and method of use for analyte detection
CN111750975A (zh) * 2020-06-19 2020-10-09 电子科技大学 一种具有压阻效应的柔性振动传感器及其制备方法
CN113203788A (zh) * 2021-05-21 2021-08-03 江苏大学 一种果蔬中啶虫脒双模态快速检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102937607A (zh) * 2012-11-09 2013-02-20 西安交通大学 一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法
US20160341722A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Universiti Brunei Darussalam Electrochemical immunosensor and method of use for analyte detection
CN111750975A (zh) * 2020-06-19 2020-10-09 电子科技大学 一种具有压阻效应的柔性振动传感器及其制备方法
CN113203788A (zh) * 2021-05-21 2021-08-03 江苏大学 一种果蔬中啶虫脒双模态快速检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEATRIZ PÉREZ-FERNÁNDEZ等: "A monoclonal antibody-based immunosensor for the electrochemical detection of imidacloprid pesticide", 《ANALYST》 *
CHAO LIU等: "Ratiometric electrochemical analysis on a flexibly-fabricated vibratory electrode module for reliable and selective determination of imidacloprid", 《SENSORS AND ACTUATORS: B. CHEMICAL》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023212991A1 (zh) * 2022-05-06 2023-11-09 江苏大学 一种双电场驱动传感器的制备方法及其应用

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