CN114487054B - 一种基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制备方法 - Google Patents

一种基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物传感器技术领域，公开了一种基于光电‑电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制备方法，并将其应用于PAT的检测。首先将CdTe QDs/Au NRs复合物作为基底材料，将二茂铁Fc标记的PAT适配体组装到电极界面。当PAT存在时，由于适配体与目标物特异性结合发生构象变化，引起电化学和光电化学信号的变化。通过电化学信号和光电化学信号的响应，得到比率信号响应良好的适配体建立光电‑电化学比率传感器，用于PAT检测。检测线性范围为50fg·mL‑1‑500ng·mL‑1，检测限为30fg·mL‑1。本发明构建的光电‑电化学传感器背景信号低、灵敏度高、选择性高、稳定性好，为检测苹果制品中的PAT提供良好的传感平台。

Description

一种基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制 备方法
技术领域
本发明属于生物传感检测技术领域，具体涉及一种基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制备方法及应用。
背景技术
展青霉素(Patulin,PAT)是一种霉菌毒素，存在于苹果、梨、草莓等水果中。急性PAT中毒可引起抽搐、溃疡、呕吐、肠道炎症等症状，并造成脑、肝、肾等损伤。基于此，食品法典委员会(CAC)、美国(USA)和中国(CHN)将果汁和水果产品中最高PAT浓度限定为50μg·kg-1，婴儿食品中最大PAT浓度限定为10μg·kg-1。可见，PAT检测对于保障食品安全和人体健康极为重要。
适配体可与PAT的特定位点结合，具有较好的特异性靶向能力。PAT可诱导适配体发生构象变化，改变氧化还原探针与电极表面之间的电子转移效率。在同一电极表面，不同适配体具有不同的识别效率，从而影响传感器性能。目前并未有对PAT适配体的研究，且未有使用光电化学方法检测PAT的研究报道。基于此构建光电-电化学(PEC-EC)传感平台对四条展青霉素适配体进行考察，探究在同一电极界面不同适配体与PAT结合的行为变化，构建光电-电化学比率传感器。
发明内容
本发明旨在耦合光电化学和电化学传感技术，构筑一种展青霉素光电-电化学比率传感器。将碲化镉量子点/金纳米粒子复合物(CdTe QDs/Au NRs)作为基底材料，通过光电化学信号、电化学信号变化筛选最适于构建光电-电化学比率传感器的适配体。具体涉及一种展青霉素光电-电化学比率传感器的制备及应用。
一种基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)CdTe QDs纳米材料的制备：
使用微波合成方法制备CdTe QDs溶液。磁力搅拌下，在100mL烧杯中依次加入42mL超纯水、4mL 0.04mol·L-1CdCl2·2.5H2O溶液、0.1g柠檬酸三钠固体、4mL 0.01mol·L- 1Na2TeO3溶液、99μL MPA溶液、50mg NaBH4固体，得到棕色溶液；用1mol·L-1的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至8.5，持续搅拌12h后，溶液变为浅棕色(记为前驱体溶液)；取15mL前驱体溶液加入到30mL反应釜中，在140℃加压加热2h，得到CdTe QDs溶液；将制备的CdTe QDs溶液与乙醇以1:1比例混合后，静置5-10min，离心、洗涤，烘干后再次分散在超纯水中备用。
(2)Au NRs纳米材料的制备：
在25ml玻璃瓶中依次加入4.5mL超纯水、5mL CTAB溶液、500μL 5mM HAuCl4溶液、剧烈搅拌下加入610μL 10mM冰NaBH4溶液，得到棕色溶液；将混合溶液在30℃孵育箱中静置2h，得到Au种子溶液；将24mL CTAB溶液、5mL 5mM HAuCl4溶液、50μL 100mM AgNO3溶液、32μL1.2M HCl溶液、2.8mL 10mM AA溶液依次加入到50mL玻璃瓶中，混合均匀；再加入48μL Au种子溶液，轻轻搅拌15s，溶液由深橙色变为无色。放入30℃孵育箱反应20h，溶液变为砖红色，合成Au NRs。
(3)利用静电吸附制备CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料：
将CdTe QDs溶液与Au NRs溶液等体积混合，震荡，溶液变浑浊得到CdTe QDs/AuNRs纳米复合材料。
步骤(3)中，CdTe QDs溶液的浓度为2-10μM，Au NRs溶液的浓度为0.2-1nM；震荡时间为5-10min。
(4)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨，分别在乙醇、水中超声15-30s后于氮气中干燥，得到处理后的玻碳电极；
步骤(4)中，玻碳电极的直径d＝3mm，玻碳电极依次用0.3μm、0.05μm的三氧化二铝粉末打磨。
(5)将步骤(3)制备的CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料修饰到步骤(4)预处理的玻碳电极表面，并在室温下干燥，此时，产品标记为CdTe QDs/Au NRs/GCE；
步骤(5)中，CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料的修饰量为5-10μL。
(6)在一定温度下，在CdTe QDs/Au NRs/GCE电极上修饰5-10μL 2-4μM二茂铁标记的PAT适配体，孵育，得到基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器。
步骤(6)中，孵育温度为25℃，时间为10-16h。
步骤(6)中，所述PAT适配体为碱基数为22、34、42或45，得到的比率传感器分别标记为A22，A34，A42或A45。
当碱基数为22时，PAT适配体序列为：GTAGTGGCGTAAACGGCGCTCA，
当碱基数为34时，PAT适配体序列为：
GTAGTGGCGTAAACGGCGCTCAACTGATAAGAAT，
当碱基数为42时，PAT适配体序列为：
GATCGTACCACACCCTTACTTTCTTGATCGGATGGACACGGT，
当碱基数为45时，PAT适配体序列为：
AGAGTGACGCAGCAGCACTCCATCGGTGAAACGGCTCCTTCGATT。
将本发明制备的基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器用于检测展青霉素的用途，步骤为：
(1)在上述所制得的A22，A34，A42或A45比率传感器表面修饰6μL不同浓度的PAT：室温下孵育时间为20-60min，PAT浓度依次为50fg·mL-1、100fg·mL-1、1pg·mL-1、10pg·mL-1、100pg·mL-1、1ng·mL-1、10ng·mL-1、100ng·mL-1、500ng·mL-1，之后用超纯水对电极进行清洗。在三电极体系中，将冲洗后的电极作为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，由型号为MC-TCX300氙灯光源系统和Autolab PGSTAT 302N电化学工作站分别测量记录电化学与光电化学信号。其中，电化学在0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行测试，光电化学测试在含0.1M AA的0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行，外加偏置电压为0V。测量比率信号IPEC/IEC，建立展青霉素浓度对应比率信号IPEC/IEC的标准线性曲线；其中，IPEC为光电流、IEC为二茂铁氧化电流；
(2)将待测样品溶液滴加在A22，A34，A42或A45比率传感器上，室温下孵育一定时间后，使用超纯水溶液进行冲洗；在三电极体系中，将冲洗后的电极作为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极，以磷酸盐缓冲溶液为电解液，扫描电化学交流伏安曲线，测量比率信号IPEC/IEC，代入步骤(1)的标准线性曲线，实现对待测样品展青霉素的检测。
本发明的有益效果：
(1)选择Fc标记的适配体，一方面作为氧化还原探针产生电化学信号，另一方面作为光敏剂得到增加的光电信号，实现光电-电化学协同作用。
(2)引入展青霉素适配体作为特异性识别元件，可提高展青霉素传感器的选择性，降低其他真菌毒素的干扰，实现果汁、果泥中展青霉素PAT的特异性分析。
(3)在同一电极界面，使用光电化学、电化学两种方法对四条不同适配体与目标物结合的能力进行考察，分别筛选出对两种方法响应最优的适配体。
(4)本发明将增加的光电化学信号和降低的电信号做比值，通过记录比值信号反应定量检测展青霉素浓度。两信号在同一电极获取，两者互为参考，有效地降低溶液基质及环境因素对电极的干扰。
(5)本发明构建的光电化学-电化学比率传感器用于PAT的检测，灵敏度高、选择性好、稳定性好，线性范围宽，为50fg·mL-1-500ng·mL-1。
附图说明
图1基于不同核酸序列的EC和PEC传感机制。
图2 A22、A34、A42和A45结合1ng·mL-1PAT在0.1M PBS(pH 7.4)中的(A)EC和含有0.1M AA的0.1M PBS(pH＝7.4)的(B)PEC的响应曲线；(C)A22、A34、A42和A45结合1ng·mL- 1PAT的IPEC/IEC值。
图3(A)A22传感器对不同浓度展青霉素的响应曲线(0ng mL-1、0.01ng mL-1、1ngmL-1)；(B)检测展青霉素PAT的线性回归曲线(IPEC/IEC与展青霉素PAT浓度的对数)。
图4为A22光电-电化学比率传感器(A)稳定性和(B)重现性测试。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图，进一步阐明本发明。
实施例1
按照图1所述的制备工艺：
(1)CdTe QDs纳米材料的制备：
使用微波合成方法制备CdTe QDs溶液。磁力搅拌下，在100mL烧杯中依次加入42mL超纯水、4mL 0.04mol·L-1CdCl2·2.5H2O溶液、0.1g柠檬酸三钠固体、4mL 0.01mol·L- 1Na2TeO3溶液、99μL MPA溶液、50mg NaBH4固体，得到棕色溶液；用1mol·L-1的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至8.5，持续搅拌12h后，溶液变为浅棕色(记为前驱体溶液)；取15mL前驱体溶液加入到30mL反应釜中，140℃加压加热2h，得到CdTe QDs溶液；将制备的CdTe QDs溶液与乙醇以1:1比例混合后，静置5min，离心、洗涤，烘干后再次分散在超纯水中备用。
(2)Au NRs纳米材料的制备：
在25ml玻璃瓶中依次加入4.5mL超纯水、5mL CTAB溶液、500μL 5mM HAuCl4溶液、剧烈搅拌下加入610μL 10mM冰NaBH4溶液，得到棕色溶液；将混合溶液在30℃孵育箱中静置2h，得到Au种子溶液；将24mL CTAB溶液、5mL 5mM HAuCl4溶液、50μL 100mM AgNO3溶液、32μL1.2M HCl溶液、2.8mL 10mM AA溶液依次加入到50mL玻璃瓶中，混合均匀；再加入48μL Au种子溶液，轻轻搅拌15s，溶液由深橙色变为无色。放入30℃孵育箱反应20h，溶液变为砖红色，合成Au NRs。
(3)CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料的制备：
利用静电吸附制备CdTe QDs/Au NRs复合材料：将4μM CdTe QDs与0.4nM Au NRs等体积混合，震荡5min后得到CdTe QDs/Au NRs复合材料。
(4)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨，分别在乙醇、水中超声30s后于氮气中干燥，得到处理后的玻碳电极；
(5)将步骤(3)制备的6μL CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料修饰到步骤(5)预处理的玻碳电极表面，并在室温下干燥，此时，产品标记为CdTe QDs/Au NRs/GCE；
(6)将6μL 4μmol·mL-1碱基数为22的PAT适配体修饰在电极表面，并在25℃下孵育12h，之后用0.01M Tris-HCl对产品进行清洗，此时，产品标记为Apt/CdTe QDs/Au NRs/GCE；即高灵敏检测展青霉素光电-电化学适配体比率传感器。
在上述所制得的传感器表面修饰6μL不同浓度的展青霉素，室温下绑定时间为50min，PAT浓度依次为50fg mL-1、100fg mL-1、1pg mL-1、10pg mL-1、100pg mL-1、1ng mL-1、10ng mL-1、100ng mL-1、500ng mL-1，之后用超纯水对电极进行清洗。在三电极体系中，将清洗后的电极作为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，由型号为MC-TCX300氙灯光源系统和Autolab PGSTAT 302N电化学工作站分别记录与检测电化学与光电化学信号。电化学在0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行测试，光电化学测试在含0.1M AA的0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行，外加偏置电压为0V。
实施例2
(1)CdTe QDs纳米材料的制备：
使用微波合成方法制备CdTe QDs溶液。磁力搅拌下，在100mL烧杯中依次加入42mL超纯水、4mL 0.04mol·L-1CdCl2·2.5H2O溶液、0.1g柠檬酸三钠固体、4mL 0.01mol·L- 1Na2TeO3溶液、99μL MPA溶液、50mg NaBH4固体，得到棕色溶液；用1mol·L-1的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至8.5，持续搅拌12h后，溶液变为浅棕色(记为前驱体溶液)；取15mL前驱体溶液加入到30mL反应釜中，140℃加压加热2h，得到CdTe QDs溶液；将制备的CdTe QDs溶液与乙醇以1:1比例混合后，静置5min，离心、洗涤，烘干后再次分散在超纯水中备用。
(2)Au NRs纳米材料的制备：
在25ml玻璃瓶中依次加入4.5mL超纯水、5mL CTAB溶液、500μL 5mM HAuCl4溶液、剧烈搅拌下加入610μL 10mM冰NaBH4溶液，得到棕色溶液；将混合溶液在30℃孵育箱中静置2h，得到Au种子溶液；将24mL CTAB溶液、5mL 5mM HauCl4溶液、50μL 100mM AgNO3溶液、32μL1.2M HCl溶液、2.8mL 10mM AA溶液依次加入到50mL玻璃瓶中，混合均匀；再加入48μL Au种子溶液，轻轻搅拌15s，溶液由深橙色变为无色。放入30℃孵育箱反应20h，溶液变为砖红色，合成Au NRs。
(3)CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料的制备：
利用静电吸附制备CdTe QDs/Au NRs复合材料：将4μM CdTe QDs与0.4nM Au NRs等体积混合，震荡5min后得到CdTe QDs/Au NRs复合材料。
(4)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨，分别在乙醇、水中超声30s后于氮气中干燥，得到处理后的玻碳电极；
(5)将步骤(3)制备的6μL CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料修饰到步骤(5)预处理的玻碳电极表面，并在室温下干燥，此时，产品标记为CdTe QDs/Au NRs/GCE；
(6)将6μL 4μmol·mL-1碱基数为34的PAT适配体修饰在电极表面，并在25℃下孵育12h，之后用0.001M Ttis-HCl对产品进行清洗，此时，产品标记为Apt/CdTe QDs/Au NRs/GCE；即获得高灵敏检测展青霉素光电-电化学适配体比率传感器。
在上述所制得的传感器表面修饰6μL浓度为1ng mL-1的展青霉素，室温下绑定时间为50min，之后用超纯水对电极进行清洗。本发明制得的传感器作为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，由型号为MC-TCX300氙灯光源系统和Autolab PGSTAT302N电化学工作站分别记录与检测电化学与光电化学信号。电化学在0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行测试，光电化学测试在含0.1M AA的0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行，外加偏置电压为0V。
实施例3
(1)CdTe QDs纳米材料的制备：
使用微波合成方法制备CdTe QDs溶液。磁力搅拌下，在100mL烧杯中依次加入42mL超纯水、4mL 0.04mol·L-1CdCl2·2.5H2O溶液、0.1g柠檬酸三钠固体、4mL 0.01mol·L- 1Na2TeO3溶液、99μL MPA溶液、50mg NaBH4固体，得到棕色溶液；用1mol·L-1的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至8.5，持续搅拌12h后，溶液变为浅棕色(记为前驱体溶液)；取15mL前驱体溶液加入到30mL反应釜中，140℃加压加热2h，得到CdTe QDs溶液；将制备的CdTe QDs溶液与乙醇以1:1比例混合后，静置5min，离心、洗涤，烘干后再次分散在超纯水中备用。
(2)Au NRs纳米材料的制备：
在25ml玻璃瓶中依次加入4.5mL超纯水、5mL CTAB溶液、500μL 5mM HAuCl4溶液、剧烈搅拌下加入610μL 10mM冰NaBH4溶液，得到棕色溶液；将混合溶液在30℃孵育箱中静置2h，得到Au种子溶液；将24mL CTAB溶液、5mL 5mM HAuCl4溶液、50μL 100mM AgNO3溶液、32μL1.2M HCl溶液、2.8mL 10mM AA溶液依次加入到50mL玻璃瓶中，混合均匀；再加入48μL Au种子溶液，轻轻搅拌15s，溶液由深橙色变为无色。放入30℃孵育箱反应20h，溶液变为砖红色，合成Au NRs。
(3)CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料的制备：
利用静电吸附制备CdTe QDs/Au NRs复合材料：将4μM CdTe QDs与0.4nM Au NRs等体积混合，震荡5min后得到CdTe QDs/Au NRs复合材料。
(4)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨，分别在乙醇、水中超声30s后于氮气中干燥，得到处理后的玻碳电极；
(5)将步骤(3)制备的6μL CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料修饰到步骤(5)预处理的玻碳电极表面，并在室温下干燥，此时，产品标记为CdTe QDs/Au NRs/GCE；
(6)将6μL 4μmol·mL-1碱基数为42的PAT适配体修饰在电极表面，并在25℃下孵育12h，之后用0.01M Tris-HCl对产品进行清洗，此时，产品标记为Apt/CdTe QDs/Au NRs/GCE；即获得高灵敏检测展青霉素光电-电化学适配体比率传感器。
在上述所制得的传感器表面修饰6μL浓度为1ng mL-1的展青霉素，室温下绑定时间为50min，之后用超纯水对电极进行清洗。本发明制得的传感器作为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，由型号为MC-TCX300氙灯光源系统和Autolab PGSTAT302N电化学工作站分别记录与检测电化学与光电化学信号。电化学在0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行测试，光电化学测试在含0.1M AA的0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行，外加偏置电压为0V。
实施例4
(1)CdTe QDs纳米材料的制备：
使用微波合成方法制备CdTe QDs溶液。磁力搅拌下，在100mL烧杯中依次加入42mL超纯水、4mL 0.04mol·L-1CdCl2·2.5H2O溶液、0.1g柠檬酸三钠固体、4mL 0.01mol·L- 1Na2TeO3溶液、99μL MPA溶液、50mg NaBH4固体，得到棕色溶液；用1mol·L-1的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至8.5，持续搅拌12h后，溶液变为浅棕色(记为前驱体溶液)；取15mL前驱体溶液加入到30mL反应釜中，140℃加压加热2h，得到CdTe QDs溶液；将制备的CdTe QDs溶液与乙醇以1:1比例混合后，静置5min，离心、洗涤，烘干后再次分散在超纯水中备用。
(2)Au NRs纳米材料的制备：
在25ml玻璃瓶中依次加入4.5mL超纯水、5mL CTAB溶液、500μL 5mM HAuCl4溶液、剧烈搅拌下加入610μL 10mM冰NaBH4溶液，得到棕色溶液；将混合溶液在30℃孵育箱中静置2h，得到Au种子溶液；将24mL CTAB溶液、5mL 5mM HAuCl4溶液、50μL 100mM AgNO3溶液、32μL1.2M HCl溶液、2.8mL 10mM AA溶液依次加入到50mL玻璃瓶中，混合均匀；再加入48μL Au种子溶液，轻轻搅拌15s，溶液由深橙色变为无色。放入30℃孵育箱反应20h，溶液变为砖红色，合成Au NRs。
(3)CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料的制备：
利用静电吸附制备CdTe QDs/Au NRs复合材料：将4μM CdTe QDs与0.4nM Au NRs等体积混合，震荡5min后得到CdTe QDs/Au NRs复合材料。
(4)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨，分别在乙醇、水中超声30s后于氮气中干燥，得到处理后的玻碳电极；
(5)将步骤(3)制备的6μL CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料修饰到步骤(5)预处理的玻碳电极表面，并在室温下干燥，此时，产品标记为CdTe QDs/Au NRs/GCE；
(6)将6μL 4μmol·mL-1碱基数为45的PAT适配体修饰在电极表面，并在25℃下孵育12h，之后用0.01M Tris-HCl对产品进行清洗，此时，产品标记为Apt/CdTe QDs/Au NRs/GCE；即获得高灵敏检测展青霉素光电-电化学适配体比率传感器。
在上述所制得的传感器表面修饰6μL浓度为1ng mL-1的展青霉素，室温下绑定时间为50min，之后用超纯水对电极进行清洗。本发明制得的传感器作为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，由型号为MC-TCX300氙灯光源系统和Autolab PGSTAT302N电化学工作站记录与检测光电化学信号。电化学在0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行测试，光电化学测试在含0.1M AA的0.1M PBS(pH＝7.4)缓冲溶液中进行，外加偏置电压为0V。
图2(A)为A22、A34、A42和A45结合1ng·mL-1PAT在0.1M PBS(pH 7.4)中的EC响应曲线；看到电化学信号响应最大的为42碱基适配体链；
图2(B)为A22、A34、A42和A45结合1ng·mL-1PAT在含有0.1M AA的0.1M PBS(pH＝7.4)中的PEC的响应曲线；光电化学信号响应最大的是22碱基适配体链，
图2(C)A22、A34、A42和A45结合1ng·mL-1PAT的IPEC/IEC值，可以看出，将两信号进行数据处理，综合得到22碱基适配体为最优适配体。
从图3(A)所示，A22适配体传感器随着PAT浓度的增大，加入目标物后的光电流(IPEC)逐渐增大；电化学响应(IEC)逐渐减小。利用比率原则，使用它们的比值IPEC/IEC量化PAT浓度。图3(B)为IPEC/IEC值与PAT浓度对数的线性回归曲线。结果显示，A22传感器对PAT检测的线性范围为50fg·mL-1-500ng·mL-1，检出限为30fg·mL-1。线性回归方程为IPEC/IEC＝0.40lg c+1.82，相关系数(R2)为0.998。
从图4(A)中可以看出，A22传感器的重现性是通过测试七根独立的电极，相对标准偏差(RSD)分别为2.8％，表明其重现性好。图4(B)相同批次电极测量七天后，比率信号为第一天的96％，表明其具有良好的长期稳定性。
序列表
<110> 江苏大学
北京农业质量标准与检测技术研究中心
<120> 一种基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制备方法
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 22
<212> DNA
<213> 2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum
<400> 1
gtagtggcgt aaacggcgct ca 22
<210> 2
<211> 34
<212> DNA
<213> 2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum
<400> 2
gtagtggcgt aaacggcgct caactgataa gaat 34
<210> 3
<211> 42
<212> DNA
<213> 2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum
<400> 3
gatcgtacca cacccttact ttcttgatcg gatggacacg gt 42
<210> 4
<211> 45
<212> DNA
<213> 2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum
<400> 4
agagtgacgc agcagcactc catcggtgaa acggctcctt cgatt 45

Claims (8)

1.一种基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)CdTe QDs纳米材料的制备：
磁力搅拌下，在烧杯中依次加入42mL超纯水、4mL 0.04mol·L-1CdCl2·2.5H2O溶液、0.1g柠檬酸三钠固体、4mL 0.01mol·L-1Na2TeO3溶液、99μL MPA溶液、50mg NaBH4固体，得到棕色溶液；用1mol·L-1的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至8.5，持续搅拌12h后，溶液变为浅棕色，记为前驱体溶液；取15mL前驱体溶液加入到30mL反应釜中，在140℃加压加热2h，得到CdTe QDs溶液；将制备的CdTe QDs溶液与乙醇以1:1比例混合后，静置5-10min，离心、洗涤，烘干后再次分散在超纯水中备用；
(2)Au NRs纳米材料的制备：
在玻璃瓶中依次加入4.5mL超纯水、5mL CTAB溶液、500μL 5mM HAuCl4溶液、剧烈搅拌下加入610μL 10mM冰NaBH4溶液，得到棕色溶液；将混合溶液在30℃孵育箱中静置2h，得到Au种子溶液；将24mL CTAB溶液、5mL 5mM HAuCl4溶液、50μL 100mM AgNO3溶液、32μL 1.2M HCl溶液、2.8mL 10mM AA溶液依次加入到50mL玻璃瓶中，混合均匀；再加入48μL Au种子溶液，轻轻搅拌15s，溶液由深橙色变为无色，放入30℃孵育箱反应20h，溶液变为砖红色，合成AuNRs；
(3)利用静电吸附制备CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料：
将CdTe QDs溶液与Au NRs溶液等体积混合，震荡，溶液变浑浊得到CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料；
(4)将玻碳电极依次用不同粒径的三氧化二铝粉末打磨，分别在乙醇、水中超声后于氮气中干燥，得到处理后的玻碳电极；
(5)将步骤(3)制备的CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料修饰到步骤(4)预处理的玻碳电极表面，并在室温下干燥，此时，产品标记为CdTe QDs/Au NRs/GCE；
(6)在一定温度下，在CdTe QDs/Au NRs/GCE电极上修饰二茂铁标记的PAT适配体，孵育，得到基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，CdTe QDs溶液的浓度为2-10μM，Au NRs溶液的浓度为0.2-1nM；震荡时间为5-10min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，玻碳电极的直径d＝3mm，玻碳电极依次用0.3μm、0.05μm的三氧化二铝粉末打磨，超声时间均为15-30s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料的修饰量为5-10μL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，二茂铁标记的PAT适配体的浓度为2-4μM，体积为5-10μL；孵育温度为25℃，孵育时间为10-16h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述PAT适配体为碱基数为22、34、42或45，
当碱基数为22时，PAT适配体序列为：GTAGTGGCGTAAACGGCGCTCA，
当碱基数为34时，PAT适配体序列为：
GTAGTGGCGTAAACGGCGCTCAACTGATAAGAAT，
当碱基数为42时，PAT适配体序列为：
GATCGTACCACACCCTTACTTTCTTGATCGGATGGACACGGT，
当碱基数为45时，PAT适配体序列为：
AGAGTGACGCAGCAGCACTCCATCGGTGAAACGGCTCCTTCGATT。
7.将权利要求1～6任一项所述制备方法制得基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器用于检测展青霉素的用途。
8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，步骤为：
(1)在基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器表面修饰6μL不同浓度的PAT：室温下孵育时间为20-60min，PAT浓度依次为50fg·mL-1、100fg·mL-1、1pg·mL-1、10pg·mL-1、100pg·mL-1、1ng·mL-1、10ng·mL-1、100ng·mL-1、500ng·mL-1，之后用超纯水对电极进行清洗；在三电极体系中，将冲洗后的电极作为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，由型号为MC-TCX300氙灯光源系统和Autolab PGSTAT 302N电化学工作站分别测量记录电化学与光电化学信号，其中，电化学在0.1M PBS，pH＝7.4的缓冲溶液中进行测试，光电化学测试在含0.1M AA的0.1M PBS，pH＝7.4的缓冲溶液中进行，外加偏置电压为0V，测量比率信号IPEC/IEC，建立展青霉素浓度对应比率信号IPEC/IEC的标准线性曲线；其中，IPEC为光电流、IEC为二茂铁氧化电流；
(2)将待测样品溶液滴加在基于光电-电化学协同检测展青霉素的比率传感器上，室温下孵育一定时间后，使用超纯水溶液进行冲洗；在三电极体系中，将冲洗后的电极作为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极，以磷酸盐缓冲溶液为电解液，扫描电化学交流伏安曲线，测量比率信号IPEC/IEC，代入步骤(1)的标准线性曲线，实现对待测样品展青霉素的检测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013160204A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Université Paris Diderot - Paris 7 Electrochemical competitive assay and use thereof
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Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013160204A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Université Paris Diderot - Paris 7 Electrochemical competitive assay and use thereof
CN109856101A (zh) * 2019-03-27 2019-06-07 青岛大学 一种可同时用作比率荧光和比率电化学传感的纳米杂化物的制备方法
CN110208343A (zh) * 2019-05-10 2019-09-06 江苏大学 一种检测黄曲霉毒素b1的比率电化学生物传感器的制备方法
CN110618177A (zh) * 2019-08-28 2019-12-27 江苏大学 一种链霉素电化学-光电化学双方法比率适配体传感器的制备方法及应用
CN110702757A (zh) * 2019-09-04 2020-01-17 江苏大学 一种基于电化学和光电化学的双比率适配体传感器的制备方法及应用
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