[发明专利]一种CdS敏化TiO2环境雌激素光电化学传感器制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种CdS敏化TiO₂环境雌激素光电化学传感器制备方法与应用，具体涉及一种原位生成CdS敏化TiO₂的竞争型环境雌激素光电化学生物传感器的制备方法及应用，属于新型功能材料与环境污染物生物传感检测技术领域。

背景技术

随着现代工农业的快速发展，大量环境有害物质随着人类的生产活动进入人类生活环境，对人类的健康产生极大危害。环境雌激素是指存在于环境中,具有类似生物体内雌激素活性的化学物质，进入人体后可产生具有模拟雌激素作用的环境毒素。环境中的痕量雌激素通过食物链进入人体，会形成假性激素，通过影响人类肾上腺、甲状腺等人体重要的内分泌腺体，使其不正常分泌，从而造成人体神经系统和免疫系统的功能障碍，严重影响人类身心健康。

监测是保证食品安全的重要环节，建立一种快速、简便、灵敏检测环境雌激素的方法十分重要。目前国内外对环境雌激素检测的方法主要有高效液相色谱法、免疫学方法，电化学方法、生物分析法等，但多数需要贵重仪器，其操作复杂，检出限高，不能得到很好的应用。因此，为了解决上述方法的不足之处，本发明提供了一种简单、快速、灵敏度和选择性高的光电化学免疫分析方法。

光电化学传感器是基于物质的光电转换特性来确定待测物浓度的一类检测装置。光电化学检测方法具有灵敏度高、设备简单、易于微型化的特点，已经成为一种极具应用潜力的分析方法，在食品、环境、医药等领域具有广阔的应用前景。

本发明采用具有良好的光吸收效率的罗丹明B敏化TiO₂半导体复合材料作为半抗原捕获基底，利用Cd²⁺功能化的多孔TiP纳米颗粒标记抗体，通过在电极表面直接滴加Na₂S，原位生成高光电转换率的窄带隙CdS。由于基底材料TiO₂与CdS能带匹配度良好，能进一步提高CdS的光电流转换信号。本发明制备的一种CdS敏化TiO₂环境雌激素光电化学传感器，具有低成本、高灵敏、特异性好、快速检测等优点，且制备过程简单，在可见光区域实现了对多种环境雌激素的快速、灵敏检测，有效克服了目前环境雌激素检测方法的不足。

发明内容

本发明的目的之一是基于原位生成窄带隙CdS，构建了一种简单、快速、灵敏的竞争型光电化学免疫传感器。

本发明的目的之二是通过原位生成的窄带隙CdS与基底宽带隙TiO₂能带匹配，实现了可见光区域对多种环境雌激素的快速、灵敏检测目的。

本发明的技术方案如下：

1. 一种CdS敏化TiO2环境雌激素光电化学传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将导电玻璃依次用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；取6 μL、2~ 4mg/mL罗丹明B功能化TiO₂溶液滴加到导电玻璃的导电面，室温下晾干，400~500℃煅烧30~60min，冷却，得到罗丹明B-TiO₂修饰的玻璃电极；

（2）在罗丹明B-TiO₂修饰的玻璃电极表面，滴加4 μL、0.1~1 μg/mL的环境雌激素标准溶液，超纯水冲洗电极表面，4℃冰箱中晾干；

（3）继续滴加4 μL、质量分数为1~3%的BSA溶液，封闭电极表面上非特异性活性位点，超纯水冲洗电极表面，4℃冰箱中晾干；

（4）继续滴加4 μL环境雌激素标准溶液与抗体孵化溶液的混合液，超纯水冲洗电极表面，4℃冰箱中晾干，制得了CdS敏化TiO₂光电化学传感器。

所述环境雌激素标准溶液与抗体孵化溶液的混合液，是由等体积的TiP@Cd²⁺-Ab抗体孵化溶液分别与不同浓度待测的环境雌激素标准溶液混合制得；所述不同浓度待测的环境雌激素标准溶液，其浓度为1 pg/mL~20 ng/mL。

2. 罗丹明B功能化TiO₂溶液的制备

（1）TiO₂粉末的制备

0.01~0.03 mol钛酸四丁酯溶解于30mL乙醇中，加入10mL水，搅拌30～120min，将混合溶液转移到高压釜中，200℃下反应5～10h，所得到的产物用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤，70~90℃条件下真空干燥12h，得到TiO₂粉末；

（2）罗丹明B功能化TiO₂溶液的制备