一種基於Au@Ag異質結納米棒的玉米赤黴烯酮免疫傳感器的構建的製作方法

2023-10-25 05:17:52

本發明涉及一種貴金屬納米材料電化學免疫傳感器的製備方法及應用。具體是採用CeO2-CuO-NH2-Au NPs作為基底材料，Au@Ag異質結納米棒和硫堇作為二抗標記物，構建了夾心型免疫傳感器並實現了對玉米赤黴烯酮的特異性檢測，屬於新型生物傳感技術的發展和新型傳感方法構建技術領域。

背景技術：

玉米赤黴烯酮作為一種真菌毒素又名F-2毒素，主要在有赤黴病的玉米中分離得到。玉米赤黴烯酮能汙染玉米、小麥、小米等農作物，同時由於它具有雌激素作用，還會影響動物的繁殖技能甚至會導致動物死亡。傳統的檢測一般都採用液相色譜、氣相色譜、質譜和毛細管電泳法等方法，但是這些方法大都存在一定的局限性，如對所需儀器設備要求過高、樣品前處理比較複雜等，而電化學傳感器具有操作簡便、成本低等優點，備受人們的關注。

本發明基於納米功能材料構建了一種新型的夾心型電化學免疫傳感器，用於玉米赤黴烯酮的檢測。利用CeO2-CuO-NH2-Au NPs作為基底材料，Au@Ag異質結納米棒和硫堇作為二抗標記物構建了夾心型免疫傳感器，實現了對玉米赤黴烯酮的檢測。測試結果顯示，上述方法製備的電化學免疫傳感器檢測靈敏度高、選擇性好、重現性好、穩定性高並且易於小型化，一定程度上解決了儀器設備成本問題，基於上述發現，發明人完成了本發明。

技術實現要素：

本發明的目的之一是基於CeO2-CuO-NH2-Au NPs為基底材料，利用Au@Ag異質結納米棒和硫堇為標記層，構建了一種夾心型的快速超靈敏的電化學免疫傳感器。

本發明的目的之二是提供一種基於Au@Ag異質結納米棒的電化學免疫傳感器的製備方法，該方法製備的傳感器具有穩定性和選擇性好以及靈敏度高的特點。

本發明的目的之三是實現了所述電化學免疫傳感器的構建並且對玉米赤黴烯酮進行了有效的檢測，實現了所述電化學免疫傳感器測定玉米赤黴烯酮的作用。

本發明的技術方案如下：

1. 一種基於Au@Ag異質結納米棒的玉米赤黴烯酮免疫傳感器的構建

（1）用Al2O3拋光粉打磨直徑為4 mm的玻碳電極，超純水清洗乾淨；將6 µL 1.0~1.6 mg/mL Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液滴加到電極表面，室溫下晾乾成膜；

（2）依次滴加6 µL 1~5 µg/mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN，3 µL 質量分數為0.5% ~ 2%的BSA溶液到電極表面，超純水洗淨，室溫下晾乾；

（3）滴加6 µL 10-4~100 ng/mL的一系列不同濃度的玉米赤黴烯酮到電極表面，孵化2 h，超純水衝洗，室溫下晾乾；

（4）滴加6 µL Au@Ag異質結納米棒負載硫堇Th的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th，超純水衝洗，室溫下晾乾，製得一種夾心型免疫傳感器。

2. Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液的製備

（1）CeO2納米棒的製備

將10~200 mg CeCl3·7H2O在磁力攪拌下溶解於1~50 mL無水乙醇中並加入1.3 mL 0.75 mol/L的H2SO4，將得到的白色懸浮液轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，於10~200 °C下加熱1~50 h，將產物離心分離後加入到飽和氫氧化鈉醇溶液中靜置1~10天，將產物洗滌乾燥即得到CeO2納米棒；

（2）CeO2-CuO納米棒的製備

將1~10 mg Cu(CH3COO)2·H2O溶解到16 mL乙醇中，然後將1~100 mg CeO2納米棒加入上述溶液中並在1~200 °C條件下反應12 h，將產物離心分離並在80 °C下乾燥1~10 h製得CeO2-CuO納米棒；

（3）Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs的製備

將製得的CeO2-CuO納米棒加入到50 mL無水乙醇中，並加入1 mL三氨丙基三乙氧基矽烷70 °C下加熱2 h，通過離心分離得到氨基化CeO2-CuO，將氨基化CeO2-CuO加入Au NPs洗滌乾燥即得Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs。

3. Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

（1）Au@Ag異質結結納米棒的製備

將1~200 mg硝酸銀、0.6 mL 20 mg/mL氯金酸及0.5640 g PDDA同時加入到140 mL乙二醇溶液中，在195 °C條件下反應80 h，將產物離心分離並用超純水洗滌即得Au@Ag異質結納米棒；

（2）Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

將0.5 mL 1.0 mg/mL Au@Ag 異質結納米棒樣品溶於1.0 mL超純水中，並加入0.1 mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN和硫堇，4 °C下振蕩1~5 h，得到的產物14500 rpm離心分離，固體重新分散在蒸餾水中即為Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th。

4. 玉米赤黴烯酮的檢測

（1）使用電化學工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，所製備的免疫傳感器為工作電極，在10 mL的含有濃度為4~6 mmol/L鐵氰化鉀和10-2~10 mmol/L硝酸鉀溶液中進行測試；

（2）用方波伏安法對玉米赤黴烯酮標準溶液進行檢測，其電壓測試範圍為0V ~ 0.6V；

（3）當背景電流趨於穩定後，通過記錄玉米赤黴烯酮加入前後的傳感器的峰電流值的變化，繪製工作曲線。

本發明的有益成果

（1）本發明的發明人首次將Au@Ag異質結納米棒作為二抗標記物應用到電化學免疫傳感器的製備當中，Au@Ag異質結納米棒能夠很好的連接玉米赤黴烯酮抗體，同時具有很強的電子傳遞能力，使電化學免疫傳感器的靈敏度得以提高。

（2）在本發明的製備方法中，將氨基化的CeO2-CuO與金納米顆粒的複合物CeO2-CuO-NH2-Au NPs作為基底材料，能夠加速電極表面的電子傳遞，並且Au易於牢固的和抗體連接，提高了傳感器的穩定性。

（3）本發明採用硫堇作為電子媒介體，構建了一個夾心型電化學免疫傳感器，並且對玉米赤黴烯酮進行了有效的檢測，此方法操作簡單，耗時短且降低了成本。

（4）本發明製備的電化學免疫傳感器用於玉米赤黴烯酮的檢測，該電化學傳感器穩定性高，重現性好，檢測限低，線性範圍寬，可以實現簡單、快速、高靈敏和特異性檢測。

具體實施方式

實施例1 一種基於Au@Ag異質結納米棒的玉米赤黴烯酮免疫傳感器的構建

（1）用Al2O3拋光粉打磨直徑為4 mm的玻碳電極，超純水清洗乾淨；將6 µL1.0 mg/mL Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液滴加到電極表面，室溫下晾乾成膜；

（2）依次滴加6 µL 1 µg/mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN，3 µL 質量分數為0.5%的BSA溶液到電極表面，超純水洗淨，室溫下晾乾；

（3）滴加6 µL 10-4~100 ng/mL的一系列不同濃度的玉米赤黴烯酮到電極表面，孵化2 h，超純水衝洗，室溫下晾乾；

（4）滴加6 µL Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th，超純水衝洗，室溫下晾乾，製得一種夾心型免疫傳感器。

實施例2 一種基於Au@Ag異質結納米棒的玉米赤黴烯酮免疫傳感器的構建

（1）用Al2O3拋光粉打磨直徑為4 mm的玻碳電極，超純水清洗乾淨；將6 µL 1.2 mg/mL Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液滴加到電極表面，室溫下晾乾成膜；

（2）依次滴加6 µL 3.5 µg/mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN，3 µL 質量分數為1%的BSA溶液到電極表面，超純水洗淨，室溫下晾乾；

（3）滴加6 µL 10-4~100 ng/mL的一系列不同濃度的玉米赤黴烯酮到電極表面，孵化2 h，超純水衝洗，室溫下晾乾；

（4）滴加6 µL Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th，超純水衝洗，室溫下晾乾，製得一種夾心型免疫傳感器。

實施例3 一種基於Au@Ag異質結納米棒的玉米赤黴烯酮免疫傳感器的構建

（1）用Al2O3拋光粉打磨直徑為4 mm的玻碳電極，超純水清洗乾淨；將6 µL1.6 mg/mL Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液滴加到電極表面，室溫下晾乾成膜；

（2）依次滴加6 µL 5 µg/mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN，3 µL 質量分數為2%的BSA溶液到電極表面，超純水洗淨，室溫下晾乾；

（3）滴加6 µL 10-4~100 ng/mL的一系列不同濃度的玉米赤黴烯酮到電極表面，孵化2 h，超純水衝洗，室溫下晾乾；

（4）滴加6 µL Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th，超純水衝洗，室溫下晾乾，製得一種夾心型免疫傳感器。

實施例4 Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液的製備

（1）CeO2納米棒的製備

將10 mg CeCl3·7H2O在磁力攪拌下溶解於1 mL無水乙醇中並加入1.3 mL 0.75 mol/L的H2SO4，將得到的白色懸浮液轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，於10 °C下加熱1 h，將產物離心分離後加入到飽和氫氧化鈉醇溶液中靜置1天，將產物洗滌乾燥即得到CeO2納米棒；

（2）CeO2-CuO納米棒的製備

將1 mg Cu(CH3COO)2·H2O溶解到16 mL乙醇中，然後將1 mg CeO2納米棒加入上述溶液中並在1 °C條件下反應12 h，將產物離心分離並在80 °C下乾燥1 h製得CeO2-CuO納米棒；

（3）Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs的製備

將製得的CeO2-CuO納米棒加入到50 mL無水乙醇中，並加入1 mL三氨丙基三乙氧基矽烷70 °C下加熱2 h，通過離心分離得到氨基化CeO2-CuO，將氨基化CeO2-CuO加入Au NPs洗滌乾燥即得Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs。

實施例5 Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液的製備

（1）CeO2納米棒的製備

將145 mg CeCl3·7H2O在磁力攪拌下溶解於20 mL無水乙醇中並加入1.3 mL0.75 mol/L的H2SO4，將得到的白色懸浮液轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，於130 °C下加熱23 h，將產物離心分離後加入到飽和氫氧化鈉醇溶液中靜置5天，將產物洗滌乾燥即得到CeO2納米棒；

（2）CeO2-CuO納米棒的製備

將6 mg Cu(CH3COO)2·H2O溶解到16 mL乙醇中，然後將60 mg CeO2納米棒加入上述溶液中並在150 °C條件下反應12 h，將產物離心分離並在80 °C下乾燥5 h製得CeO2-CuO納米棒；

（3）Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs的製備

將製得的CeO2-CuO納米棒加入到50 mL無水乙醇中，並加入1 mL三氨丙基三乙氧基矽烷70 °C下加熱2 h，通過離心分離得到氨基化CeO2-CuO，將氨基化CeO2-CuO加入Au NPs洗滌乾燥即得Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs。

實施例6 Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs分散液的製備

（1）CeO2納米棒的製備

將200 mg CeCl3·7H2O在磁力攪拌下溶解於50 mL無水乙醇中並加入1.3 mL0.75 mol/L的H2SO4，將得到的白色懸浮液轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，於200 °C下加熱50 h，將產物離心分離後加入到飽和氫氧化鈉醇溶液中靜置10天，將產物洗滌乾燥即得到CeO2納米棒；

（2）CeO2-CuO納米棒的製備

將10 mg Cu(CH3COO)2·H2O溶解到16 mL乙醇中，然後將100 mg CeO2納米棒加入上述溶液中並在200 °C條件下反應12 h，將產物離心分離並在80 °C下乾燥10 h製得CeO2-CuO納米棒；

（3）Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs的製備

將製得的CeO2-CuO納米棒加入到50 mL無水乙醇中，並加入1 mL三氨丙基三乙氧基矽烷70 °C下加熱2 h，通過離心分離得到氨基化CeO2-CuO，將氨基化CeO2-CuO加入Au NPs洗滌乾燥即得Au納米顆粒雜化氨基化CeO2-CuO納米棒CeO2-CuO-NH2-Au NPs。

實施例7 Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

（1）Au@Ag異質結納米棒的製備

將1 mg硝酸銀、0.6 mL 20 mg/mL氯金酸及0.5640 g PDDA同時加入到140 mL乙二醇溶液中，在195 °C條件下反應80 h，將產物離心分離並用超純水洗滌即得Au@Ag異質結納米棒；

（2）Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

將0.5 mL 1.0 mg/mL Au@Ag異質結納米棒樣品溶於1.0 mL超純水中，並加入0.1 mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN和硫堇，4 °C下振蕩1 h，得到的產物14500 rpm離心分離，固體重新分散在蒸餾水中即為Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th。

實施例8 Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

（1）Au@Ag異質結納米棒的製備

將140 mg硝酸銀、0.6 mL 20 mg/mL氯金酸及0.5640 g PDDA同時加入到140 mL乙二醇溶液中，在195 °C條件下反應80 h，將產物離心分離並用超純水洗滌即得Au@Ag異質結納米棒；

（2）Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

將0.5 mL 1.0 mg/mLAu@Ag異質結納米棒樣品溶於1.0 mL超純水中，並加入0.1 mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN和硫堇，4 °C下振蕩3 h，得到的產物14500 rpm離心分離，固體重新分散在蒸餾水中即為Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th。

實施例9 Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

（1）Au@Ag異質結納米棒的製備

將200 mg硝酸銀、0.6 mL 20 mg/mL氯金酸及0.5640 g PDDA同時加入到140 mL乙二醇溶液中，在195 °C條件下反應80 h，將產物離心分離並用超純水洗滌即得Au@Ag異質結納米棒；

（2）Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th的製備

將0.5 mL 1.0 mg/mLAu@Ag異質結納米棒樣品溶於1.0 mL超純水中，並加入0.1 mL的玉米赤黴烯酮抗體anti-ZEN和硫堇，4 °C下振蕩5 h，得到的產物14500 rpm離心分離，固體重新分散在蒸餾水中即為Au@Ag異質結納米棒負載硫堇的二抗標記物Au@Ag@Ab2@Th。

實施例10 玉米赤黴烯酮的檢測

（1）使用電化學工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，所製備的免疫傳感器為工作電極，在10 mL的含有濃度為4 mmol/L鐵氰化鉀和10-2 mmol/L硝酸鉀溶液中進行測試；

（2）用方波伏安法對玉米赤黴烯酮標準溶液進行檢測，其電壓測試範圍為0V ~ 0.6V；

（3）當背景電流趨於穩定後，通過記錄玉米赤黴烯酮加入前後的傳感器的峰電流值的變化，繪製工作曲線。

實施例11 玉米赤黴烯酮的檢測

（1）使用電化學工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，所製備的免疫傳感器為工作電極，在10 mL的含有濃度為5 mmol/L鐵氰化鉀和1 mmol/L硝酸鉀溶液中進行測試；

（2）用方波伏安法對玉米赤黴烯酮標準溶液進行檢測，其電壓測試範圍為0V ~ 0.6V；

（3）當背景電流趨於穩定後，通過記錄玉米赤黴烯酮加入前後的傳感器的峰電流值的變化，繪製工作曲線。

實施例12 玉米赤黴烯酮的檢測

（1）使用電化學工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，所製備的免疫傳感器為工作電極，在10 mL的含有濃度為6 mmol/L鐵氰化鉀和10 mmol/L硝酸鉀溶液中進行測試；

（2）用方波伏安法對玉米赤黴烯酮標準溶液進行檢測，其電壓測試範圍為0V ~ 0.6V；

（3）當背景電流趨於穩定後，通過記錄玉米赤黴烯酮加入前後的傳感器的峰電流值的變化，繪製工作曲線。