[实用新型]一种基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片，属于化学/生物传感技术领域，适用于环境安全检测。 

背景技术

汞污染是一个全球性的问题，由于其剧毒和生物蓄积性，它已受到越来越多的关注。二价汞离子（Hg²⁺的）是最稳定的无机汞，存在于天然水体中， Hg²⁺即使是微量浓度也能产生毒性，它能够在生物体内累积，通过食物链转移到人体内，而人体内累积的微量汞无法通过自身代谢进行排泄，将直接导致心脏、肝、甲状腺疾病，引起神经系统紊乱，慢性汞中毒，甚至引发恶性肿瘤的形成。其次，汞离子的微生物的生态甲基化产物甲基汞，也是一种强有力的毒素，可通过食物链传递到鱼类和海洋哺乳动物的组织中，转换成为剧毒的有机汞。因此，能快速准确分析生活环境中水体等介质中的重金属含量，对于提高人类的生存质量、保护地球环境具有十分重要的意义。 

检测重金属汞离子的方法有很多，如原子光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES法）、分光光度法、高效液相色谱法，电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)、化学发光法和荧光分析法等。然而，这些方法往往需要昂贵的精密仪器、复杂的样品制备流程和熟练的操作人员，不能或不方便在户外进行快速检测。为此，本实用新型通过单分子自组装方法将L-半胱氨酸组装修饰到金膜基片表面，形成一种基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片。该传感芯片制作简单、成本低廉、使用方便、灵敏度很高，优于传统的仪器分析方法，可用于环境中微量汞离子的快速检测，在环境监测、农业食品与生物医学等领域中具有非常重要的应用前景。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种制作简单、成本低的基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片，可用于环境安全检测。 

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片，其特征是：该传感芯片包括一个L-半胱氨酸膜层修饰的金膜基片，该金膜基片的金层一角与外包有塑料绝缘层的金属丝导线相连接，连接处用环氧树脂胶包裹密封；所述金膜基片是在抛光的氮化硅基板上逐步溅射沉积SiO₂膜层、金属铬膜层、铜镍合金膜层、金膜层，金膜层经化学清洗处理后再在其表面上组装修饰L-半胱氨酸膜层，从而构成基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片。其中，所述金膜基片的形状为正方形，其边长为6~12mm，金属丝导线的材料为铜丝、铝丝或银丝。而且，在抛光的氮化硅基板上逐步溅射沉积的SiO₂膜层的厚度为80~380nm，金属铬膜层的厚度为20~60nm，铜镍合金膜层的厚度为80~380nm。尤其是，铜镍合金膜层经抛光处理后，在其表面上所沉积金膜层的厚度为120~400nm；金膜层经化学清洗处理后，在其表面上所组装修饰L-半胱氨酸膜层的量为5~60ug。 

在传感芯片的设计与制备方面，与其它方法不同的是，本实用新型提出了一种简单的L-半胱氨酸膜层的组装修饰方法，即先将传感芯片金膜基片的金膜层表面用二次蒸馏水清洗，依次在二次蒸馏水、无水乙醇中超声清洗各1~10分钟，然后取出浸入1.0~100mmol/L的L-半胱氨酸/乙醇溶液中，于4℃冰箱中自组装2~48小时，取出干燥，得L-半胱氨酸膜层修饰的传感芯片，不用时置于去离子水中于4°C冰箱密封保存。 

本实用新型的有益效果是，该纳米金膜电极制作简单、成本低廉、使用方便，且金膜平整度高、易进行表面修饰，灵敏度很高，优于传统的仪器分析方法，可用于环境中微量汞离子的快速检测，在环境监测、农业食品与生物医学等领域中具有非常重要的应用前景。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。 

图1是基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片的平面结构示意图。 

图2是基于L-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片的金膜基片的剖面结构示意图。 

图1中，1. L-半胱氨酸膜层修饰的金膜基片，2. 金属丝导线，3. 塑料绝缘层，4. 环氧树脂胶。 

图2中，11. 氮化硅基板，12. SiO₂膜层，13. 金属铬膜层，14. 铜镍合金膜层，15. 金膜层，16. L-半胱氨酸膜层，17. L-半胱氨酸分子。 

具体实施方式

实施例1

传感芯片的组装制备：