[发明专利]一种用于检测银的生物传感器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种用于检测银的生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

水和土地是最宝贵的自然资源，是我们人类赖以生存和社会经济、农业生产的根本。但是，自20世纪80年代以来，随着我国城市化进程的加速，工农业的飞速发展，大量环境污染物排入环境中，造成了水土环境质量的严重下降，从而影响了生态系统的平衡。在排入环境系统中的大量污染物中，重金属是不可忽视的重要来源。据统计，2009年以来，我国已经陆续发生了30多起特大重金属污染事件。2011年，国务院通过了《重金属综合防治“十二五”规划》，这是我国首次针对重金属污染综合防治的五年规划，这表明重金属污染已成为不可忽视的公共安全问题。重金属是指比重(即相对密度)超过5g/cm²的金属元素或化合物，主要指汞、镉、铅、铬、锌、镍、铜及类金属砷等。尽管有些重金属元素是生命活动所必需的微量元素，但大部分重金属元素在人体内超过一定浓度时就会引起中毒。重金属与其他污染物相比，它们无法被微生物降解成无害物质，且一旦进入水体或土壤，可以通过生物富集，累积在生物体内，一方面影响自然生态系统的平衡和正常发展，例如水体中的Zn、Mn、Cu能抑制月形藻的生长，当它们在鱼体内积累时会影响鱼的性别和生长。另一方面，重金属也可以通过食物链和生物累积放大，进入人体内，引起各种急性或慢性中毒，严重危害人体健康，例如水中过量的Pb能够抑制人体胚胎神经的正常发育，导致骨萎缩和痴呆。

Ag作为一种生产工业中不可或缺的重金属，已经被广泛应用于摄影、电池以及半导体行业，此外，微量的Ag具有很好的杀菌作用，常被用来杀菌消毒，但是如果大量摄入Ag，会导致人体皮肤颜色发生不可逆的变化，严重的时候，还会引发血小板减少，支气管疾病，影响人体的协调性和视力等。目前，已有文献指出银离子(Ag⁺)能够使含巯基的酶失活，并结合多种代谢产物上的氨基、咪唑基和羧基，有越来越多的信息指出Ag+有着潜在的毒性，它能够和很多潜在的营养物质，特别是硒(Se)、铜(Cu)、维生素E和维生素B12相互作用，从而影响人体健康。

近些年来，关于Ag⁺的检测方法有很多，如电热原子吸收分光光度法(ETAAS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)、伏安法、电位测定法和荧光法等等，尽管这些方法具有高灵敏性和选择性，但是这些方法样品处理复杂，仪器昂贵或者耗时长，需要专门的操作技术人员，检测成本高，经济效益相对较低。

现今，电化学及生物学检测技术日益发展成熟，这为环境样品中重金属离子的快速检测提供了各种可行的技术手段，如电化学分析法-阳极溶出伏安法(ASV)和重金属离子的生物学检测方法(即检测各种重金属离子的生物传感器)等，其中重金属离子生物学检测方法包括免疫检测技术和DNA检测技术。运用生物传感器来检测环境中的重金属、病原微生物、有毒有机物时，生物传感器具有特异性强、检测灵敏度高、检测效率高、成本低廉的特点，因此成为了环境保护工作中的一个研究热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种使用寿命长、抗干扰能力强、检测精度和效率高的用于检测银的生物传感器，此外相应提供一种方法简单、成本低廉、制作快速的生物传感器的制备方法，在此基础上，还提供一种前述生物传感器的应用，该应用能够以低成本、简化操作、快速响应、高检测精度及较强抗干扰性等特点实现对银离子的高效检测。

为解决上述技术问题，提供了一种用于检测银的生物传感器，包括一在三电极系统中用作工作电极的玻碳电极，前述玻碳电极的反应端表面修饰有金纳米团簇，前述金纳米团簇表面修饰有有序介孔碳，前述有序介孔碳表面修饰有纳米金层，前述纳米金层表面自组装有6-巯基乙醇修饰的可通过C-Ag-C错配形成双链的C1探针。

进一步的，前述C1探针为具有SEQ ID NO.1前述的核苷酸序列。

前述的生物传感器中，C1探针可以与任一与之通过C-Ag-C错配形成双链的探针连接，从而达到检测环境中银离子的目的，本申请中优选的探针为C2探针，C2探针可以与C1探针通过C-Ag-C错配形成双链。进一步的，C2探针为具有SEQ ID NO.2前述的核苷酸序列。

进一步的，生物传感器还包括连接前述C1探针3’端和C2探针5’端的C3探针。进一步的，C3探针为具有SEQ ID NO.3前述的核苷酸序列。

作为本发明的同一技术构思，本发明还提供了上述的生物传感器的制备方法，包括以下步骤：