[发明专利]一种DNA/氧化亚铜复合材料、生物传感器、制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物传感器领域，特别涉及一种DNA/氧化亚铜复合材料、生物传感器、制备方法和应用。

背景技术

随着工业、城镇化的快速发展，重金属元素如铅、铜、汞、锌和钴等对环境和人体的污染和毒害日益严重，由于它们的不可降解性，其污染和毒害是持久的。其中水环境中的重金属污染尤为严重，对水质评价、生态环境考察及环境污染监测等都有重要意义。重金属具有富集性，很难在环境中降解，直接影响着人类的生存环境，危及人民生活与健康，这就迫切的需要对水环境中的重金属进行现场实时在线检测。

目前重金属的标准检测方法主要有原子荧光分光光度法(AFS)、原子吸收分光光度法(AAS)、电感藕合等离子体质谱(ICP-MS)和电感藕合等离体原子发射光谱(ICP-AES)等仪器分析方法，但这些方法大多需要大型仪器，存在样品保存条件严格分析方法成本高，分析时间长操作专业性强等缺点，因此需要开发一种适合于重金属的现场检测和筛查的快速检测方法。目前快速检测重金属离子的方法有两大类：电化学法和生物学法。其中生物学法检测技术中的功能DNA传感器检测的研究为重金属离子的快速检测提供了新的技术手段。单链DNA能特异性的结合蛋白质、多肽、有机物、金属离子等各种配体，形成各种特殊的空间三维结构，改变原有DNA链的光学及电化学性质，因此通过光学、电化学等测试手段可以实现对重金属离子的定性或定量检测。DNA酶具有易于合成和修饰稳定性好及对环境污染小等特点，其在金属离子检测中的应用备受关注。

生物传感器敏感膜材料的选择决定了其定性定量检测的性能及其检测的灵敏度和准确性，因此研究一种新型的生物传感器敏感膜材料对于重金属离子的检测具有重大的意义。纳米粒子的表面与界面效应、量子效应、小尺寸效应等特性可制备具有各种功能的聚合物基有机/无机纳米复合材料，而且通过调控有机/无机纳米复合材料的复合度、均匀性等，利用其协同效应可以使材料在化学性能、机械性能以及物理特性等方面获得最佳的整体性能，应用前景极为广阔，可用做生物传感器敏感膜。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种DNA/氧化亚铜复合材料。

本发明第二个目的在于提供一种DNA/氧化亚铜复合材料的制备方法。

本发明第三个目的在于提供一种生物传感器。

本发明第四个目的在于提供一种生物传感器的制备方法。

本发明第五个目的在于提供一种生物传感器在检测重金属离子浓度方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种DNA/氧化亚铜复合材料，其组成成分的百分含量为：氧化亚铜10～50份、DNA 0.4～57份。

所述的氧化亚铜为纳米氧化亚铜。

上述DNA/氧化亚铜复合材料的制备方法，具体操作步骤如下：

(1)将柠檬酸钠、碳酸钠、可溶性铜盐溶解于水中，得溶液C；将DNA溶解于PBS缓冲液中得DNA溶液；

(2)将步骤(1)所得溶液C与DNA溶液混合，加入抗坏血酸溶液，室温下反应1小时，过滤出固体产物，即得到氧化亚铜/DNA复合材料。

所述的可溶性铜盐为硫酸铜。

所述的硫酸铜、柠檬酸钠、碳酸钠的质量比为：2～5：2～5：5～8。

硫酸铜、抗坏血酸的物质的量比为：1～1.5：2～5；硫酸铜与DNA的物质的量比为：1～10：1～20。

所述步骤(1)中的PBS缓冲溶液的制备方法为：将1.44g Na₂HPO₄、0.24g KH₂PO₄、8gNaCl和0.2g KCl溶于800mL去离子水中，用HCl调节溶液的pH值至7.4，最后加去离子水定容至1000mL，得到0.01M的中性磷酸盐PBS缓冲溶液。

一种生物传感器，其敏感膜由DNA/氧化亚铜复合材料制备而得。

上述生物传感器的制备方法，其操作步骤为：

(1)金电极的处理：浓硫酸与双氧水混合得混合溶液，将金电极浸泡在混合溶液中，保持1-3min，超声清洗，取出后冲洗，干燥；

(2)在金电极上滴加DNA/氧化亚铜复合材料悬浊液，40℃真空干燥20～40min，即得。

所述浓硫酸与双氧水的用量比例为：质量浓度为95～98％浓硫酸与质量浓度30％双氧水的体积比为7：3。

上述生物传感器在检测重金属离子浓度方面的应用，其中所述的DNA为：