[发明专利]一种有机无机杂化材料修饰电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机无机杂化材料修饰电极及其制备方法，所制备的修饰电极可以应用在化工、食品安全或者医药卫生中DNA、蛋白质、氨基酸、重金属离子等检测。

背景技术

1953年，Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构，自此掀起了各学科的对DNA研究热潮。DNA作为大多数生物的遗传物质，是生命化学的中心，同时也是研究生命现象的关键，因此对DNA等生物质传感的研究在疾病诊断，药物开发，基因测序，食品监测等领域具有重大的意义和巨大商业价值，如何提高其检测灵敏度以及解决选择性问题成为当今科学研究的前沿与热点。

在DNA传感器件的构建过程中，通常需要先将DNA探针分子固定到基底材料上，其中常用的基底材料包括贵金属金、银、铂、钯等，以及碳纳米管、石墨烯等。以贵金属基底材料为例，经过巯基接枝的DNA探针分子，通过巯基与贵金属间强的化学键相结合，固定在金属基底上，进而实现与目标链分子的杂化。然而，在探针分子的固定过程中，由于无法控制其在贵金属基底表面的分布，导致探针分子在基底上分布的不均匀性，进而在检测过程中，阻碍了目标链分子有效的到达基底表面并与探针分子相结合，最终造成检测性能的下降。针对这一问题，目前通常的解决方法是在DNA探针分子固定后，用6-巯基己醇等试剂对基底表面进行后处理，以优化表面DNA探针的分布密度及其表面构象。但是这种方法并不能从根本上解决探针的分布问题，同时还需要额外的操作步骤，无法满足实际检测中方便、快捷以及经济的需求。因此，如何有效解决探针分布问题已成为进一步提高检测灵敏度和选择性的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种有机无机杂化材料修饰电极，本发明的另一目的是提供上述有机无机杂化材料修饰电极的制备方法。首次以有机无机杂化材料作为探针分子的固定基底，利用杂化材料金属位点均匀分布的特点，通过巯基与金属位点的相互作用，将DNA探针分子均匀固定到杂化材料表面，从而有效的解决了探针分子的分布不均的问题。该修饰电极性能可靠，制备方法简便可控，适用于化工、食品安全或者医药卫生中DNA、蛋白质、氨基酸、重金属离子等的检测，可多只电极同时制备，具有良好的应用前景。

本发明的技术方案为：一种有机无机杂化材料修饰电极，其特征在于由基底电极和有机无机杂化材料基质薄膜组成，其中所述的基底电极为贵金属电极；所述的有机无机杂化材料基质薄膜的化学组成为X(en)₃Ag₂Y₄，其中X为Ni、Co、Zn、Cd、Fe或Cu；en为乙二胺；Y为I、Cl或Br，薄膜厚度在500nm-100um之间。优选所述的贵金属为金、银、钯或铂。

本发明还提供了上述有机无机杂化材料修饰电极的制备方法，其具体步骤如下：

1）将基底电极进行表面预处理；

2）将预处理后的基底电极浸泡在表面改性溶液中，改性溶液浓度为0.01-0.1M，改性时间控制在5-30h；

3）分别配制阴离子为[Ag₂Y₄]^2-以及阳离子为[X(en)₃]²⁺的N,N-甲基甲酰胺（DMF）溶液：其中Y=I、Cl或Br；X为Ni、Co、Zn、Cd、Fe或Cu；

4）将配制好的[Ag₂Y₄]^2-和[X(en)₃]²⁺的N,N-二甲基甲酰胺溶液按[Ag₂Y₄]²与[X(en)₃]²⁺摩尔比为2~10:1混合后，放入50℃-90℃烘箱中加热保温30h-80h后，升温至90℃-120℃加热保温10h-30h后取出，冷却后过滤，得到滤液；

5）将表面改性后的电极垂直插入到滤液中，静置5h-15h后取出，得到修饰电极。

步骤1中所述的表面预处理为：将基底电极用金相砂纸打磨后并在去离子水中进行超声清洗。

优选所述的表面改性溶液为4-巯基苯胺、2-巯基苯胺、3-氨基苯硫酚、1,3-苯二硫酚、1，3-二硫醇、2-氨基苯硫醇、1,2-乙二硫醇、1,6-己二硫醇或2-氨基乙硫醇的乙醇溶液。