[发明专利]一种基于电化学发光激发的溴氰菊酯光电化学传感器的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测溴氰菊酯的传感器的制备方法，该传感器集成了电化学发光和光电化学双重功能。属于新型纳米功能材料与电化学生物传感分析技术领域。

背景技术

溴氰菊酯是菊酯类杀虫剂中毒力最高的一种，对害虫的毒效可达DDT的100倍、对硫磷的40倍，具有触杀和胃毒作用，触杀作用迅速，击倒力强，没有熏蒸和内吸作用，在高浓度下对一些害虫有驱避作用，持效期可达7～12天。溴氰菊酯属于中毒毒类。皮肤接触可引起刺激症状，出现红色丘疹；急性中毒时，轻者有头痛、头晕、恶心、呕吐、食欲不振、乏力；重者还可出现肌束震颤和抽搐。

目前，检测溴氰菊酯的方法主要有色谱法、质谱法等。此类方法仪器贵重、操作复杂，化验人员需要专业培训后才能进行检测。因此，研发成本低、检测快、灵敏度高、特异性强的溴氰菊酯传感器具有重要意义。

电化学生物传感分析技术由于操作简便、检测速度快等优势，日益得到人们的重视。目前，用于检测溴氰菊酯的电化学生物传感分析技术按照检测手段来分主要有电化学传感器、电化学发光传感器和光电化学传感器三种。其中，电化学发光传感器和光电化学传感器相对于电化学传感器，具有背景信号噪音少、灵敏度高、检测成本低等特点，近几年被越来越多的研究者所关注。

电化学发光也称为电致化学发光，是指通过电化学方法在电极表面产生一些特殊的物质，这些物质之间或者与体系中其他组分之间通过电子传递形成激发态，由激发态返回到基态产生发光现象。电化学发光传感器即通过改变电极表面的修饰材料，与分析物产生电化学发光，在最优条件下，根据分析物浓度与电化学发光强度的相关变化实现对分析物的定性定量分析。

光电化学传感器是基于外加光源激发光电敏感材料导致电子-空穴对进行分离，在合适的偏电位条件下，实现电子在电极、半导体及修饰物和分析物上的快速传递，并形成光电流。在最优条件下，分析物浓度的变化会直接影响光电流的大小，可以根据光电流的变化实现对分析物的定性定量分析。

但是，由于电化学发光传感器需要外置光信号捕捉设备如光电二极管等，而光电化学传感器需要外设光源来激发光电敏感材料，这在一定程度上影响了二者操作的便捷性，限制了他们在实际生产、生活中更为广泛的应用。因此，设计、制备更为简便、快捷的检测溴氰菊酯的电化学生物传感分析技术具有十分重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、携带方便、检测快、成本低的溴氰菊酯传感器的制备方法，所制备的传感器，可用于日常生产、生活等领域的对溴氰菊酯的快速、灵敏检测。基于此目的，本发明在同一电解池中，采用四电极系统，即两个工作电极、一个对电极和一个参比电极，其中工作电极1采用ITO导电玻璃，在上面先修饰磷酸镍铵微纳材料NH₄NiPO₄和金纳米棒溶胶Au NRs作为基底，然后在其上电聚合鲁米诺，该电极作为电化学发光工作电极W1，工作电极2采用二氧化钛纳米片溶胶TiO₂ NSs和溴氰菊酯抗体共同进行修饰，作为光电化学工作电极W2。进行检测时，在电解池中加入固定浓度过氧化氢后，在W1上施加阶跃电压，由于NH₄NiPO₄稳定发光和增大Au NRs负载的作用以及NH₄NiPO₄和Au NRs的协同催化作用，鲁米诺与过氧化氢反应，产生电化学发光，这便相当于“开灯”，当阶跃电压为0时，电化学发光消失，这便相当于“关灯”，与此同时在W2上一直施加恒定电压，由于TiO₂NSs会因为电化学发光产生的发光激发导致电子-空穴对进行分离，标记在溴氰菊酯二抗上的辣根过氧化物酶HRP催化过氧化氢产生氧气，使过氧化氢成为空穴“给体”，从而在W2上得到光电流，当电致化学发光消失，即“关灯”时，光电流随即消失。由于在固定过氧化氢浓度的前提下，光电流大小与HRP浓度正相关，当被测物中溴氰菊酯浓度越大，当与一抗免疫结合到W2上时，再免疫结合标记有HRP的溴氰菊酯二抗的浓度就会越大，产生的光电流也就越大，产生的光电流的大小与溴氰菊酯浓度正相关，因此通过记录光电流的大小即可实现对溴氰菊酯的检测。

基于以上发明原理，本发明采用的具体技术方案如下：

1. 一种基于电化学发光激发的溴氰菊酯光电化学传感器的制备方法，其特点在于，制备步骤为：

（1）电化学发光工作电极W1的制备方法，所述的W1是由在NH₄NiPO₄和Au NRs共同修饰的ITO导电玻璃上电聚合鲁米诺后制备得到的，其特点是，具体的制备步骤为：