[发明专利]一种基于纳米Co3

说明书

本发明公开一种基于纳米Co₃O₄模拟酶催化作用的信号双放大的玉米赤霉烯酮阻抗传感器。首先利用透明质酸功能化的TiO₂介晶作为传感平台，利用透明质酸捕获大量的一抗（Ab₁），然后在传感界面上依次识别上玉米赤霉烯酮抗原，和Co₃O₄标记的二抗（Ab₂）。生成的免疫复合物阻碍电子传递，电化学阻抗信号增大。纳米Co₃O₄作为一种无机金属氧化物，具有良好的过氧化物模拟酶的性质，稳定性更好，催化活性高，催化氧化产生大量生物沉淀在测试电极表面，使得检测信号进一步放大。基于检测信号的双放大，构建了一个灵敏度高、稳定性好、检测限低的阻抗传感器，实现了对玉米赤霉烯酮的超灵敏检测。

技术领域

本发明属于新型的无机功能材料与生物传感检测技术领域，具体涉及一种基于纳米Co₃O₄模拟酶催化的信号双放大的玉米赤霉烯酮阻抗传感器的制备方法及应用。

背景技术

玉米赤霉烯酮 (zearalenone，ZEA ) 是一种广泛分布的杂菌真菌毒素，通常存在于发霉腐败的玉米，水稻等谷物中，主要是各种镰刀菌属 ( Fusarium ) 的菌侏，如黄色镰孢 ( f.culmorum )、半裸镰孢 ( f.cericiisand )、木贼镰孢 ( f.equiseti )等菌种。研究表明ZEA 对人类和动物的健康都有很大危害，含有少量甚至是微量ZEA的食物被误食，往往会引起严重的疾病，如卵巢功能障碍、胚胎发育不良及生殖器官功能异常等疾病。因此发展一种灵敏度高，准确性好，重现性好的检测方法来实现对ZEA的灵敏检测具有重大的意义。现有的方法有高效液相色谱，荧光，等离子体共振等，这些方法虽然都能实现对ZEA的灵敏检测，但都需要复杂昂贵的仪器，繁琐的前期处理工作，一定程度上限制了它们的广泛应用。因此，发展一种分析速度快快速、操作简便、准确度高灵敏和低成本的ZEA的检测方法有着巨大的研究意义。

双抗夹心法，一般是利用固定在电极表面的一抗，待测抗原和被标记的二抗，三者之间形成夹心结构，因此也常被形象地称作“三明治法”。在检测体系中，其被标记二抗的量和一抗的量相对于检测抗原是过量的，因此形成的免疫复合物的量是取决于待测物中抗原的量。由于被标记信号分子的二抗具有一定的电化学信号、发光信号或者催化作用等，待检抗原量的变化都会引起检测信号的改变，据此可以实现对检测物的定量分析。电化学阻抗免疫传感器，利用抗原与抗体之间的特异性结合的一类电化学免疫生物传感器，具有灵敏度高、选择性好、操作简便、易于小型化、可连续快速、自动化检测分析等优点，具有良好的应用前景。本发明制备了一种基于Co₃O₄模拟酶催化的信号双放大阻抗传感器，并实现对玉米赤霉烯酮（ZEN）的高灵敏检测。

Co₃O₄作为一种金属多价态化合物，展现出模拟酶的性质Co₃O₄的晶体属于 AB₂O₄尖晶石结构，其中 Co(Ⅱ)为四配位，占据晶格中的四面体空隙，Co(Ⅲ)为六配位，填充于八面体空隙，氧以立方紧密堆积方式排列。Co₃O₄具有特殊的结构，显示出催化、导电和储能等性质，使其广泛应用于多个领域。为了克服传统生物酶易变性、稳定性差、催化活性易受环境（pH、温度、气压）等影响的缺点，无机金属氧化物Co₃O₄作为一种新型的纳米酶材料具有广阔的前景和重要的实际意义。本实验利用Co₃O₄过氧化物模拟酶的作用，将其标记在二抗上，在含有4-氯-1-萘酚（4-CN）和过氧化氢（H₂O₂）的水溶液中，生成大量不溶性的沉淀沉积于电极表面，电化学阻抗信号增大。

发明内容