[发明专利]一种智能手机分析重金属离子毒性的电化学细胞传感器

说明书

本发明公开了一种智能手机分析重金属离子毒性的电化学细胞传感器，属于食品质量分析检测领域。本发明的细胞电化学传感器是由智能手机、便携式电化学工作站、丝网印刷电极组成。本发明采用水热合成的还原型氧化石墨烯/二硫化钼纳米材料增加传感器的灵敏度以及对细胞的吸附力，利用叶酸在癌细胞中大量表达的原理在电极表面加入叶酸来捕获细胞，构建的细胞电化学传感器对重金属离子对人肝癌细胞造成的影响反应快速、灵敏，设备便捷，再结合电化学差分脉冲伏安法结果根据细胞活性抑制率转换公式能快速的判断重金属离子对细胞的作用程度。本发明的电化学传感器可应用于食品中重金属离子的毒性分析。

技术领域

本发明涉及一种智能手机分析重金属离子毒性的电化学细胞传感器，属于食品质量分析检测领域。

背景技术

重金属是指比重大于5的金属(一般来讲密度大于4.5克每立方厘米的金属)，包括金、银、铜、铁、汞、铅、镉等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。食品由于环境污染，加工、储运过程不当等原因往往会导致食品中有害重金属含量超标。长期食用含有微量的重金属食品会引起蓄积性中毒。导致人体干扰免疫系统功能。镉及其化合物对动物和人有一定的致癌、致畸和致突变的作用。侵害人体的神经系统。目前检测重金属方法包括原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体法等。这些方法由于灵敏度较高、选择性好、干扰较少等优点被广泛运用，但由于这些方法需要繁琐的样品预处理，耗时较多且花费较大不能用于现场检测。

因此，需要研制出一种能够便捷检测的方法代替以上较为复杂的方法。电化学传感器是通过电现象变化和化学变化来精确确定，可以对多种元素样品进行分析，另外由于其测量范围宽，仪器设备较简单，故应用起来相对快速便捷。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明建立了一种基于智能手机的便携式细胞电化学传感器，并成功地用于了重金属的毒性分析研究。近年来，随着科技的快速发展，智能手机逐渐普及、功能不断增强，基于智能手机的光电传感器检测技术也被人们广泛重视。

本发明将丝网印刷电极与便携式工作站相连接，通过无线网络或者蓝牙设备将便携式工作站与智能手机相连接，成功的构建便携式细胞传感器。本发明采用水热合成的还原型氧化石墨烯/二硫化钼纳米材料增加传感器的灵敏度以及对细胞的吸附力，利用叶酸在癌细胞中大量表达的原理在电极表面加入叶酸来捕获细胞，构建的细胞电化学传感器对重金属离子对人肝癌细胞造成的影响反应快速、灵敏，设备便捷。使用传感器通过差分脉冲伏安法检测峰值电流，通过峰值电流的大小判断细胞活性情况，从而确定重金属的细胞毒性。用电流法的优势在于更灵敏检测时间更短，由于阻抗法主要通过细胞粘附在电极表面，通过毒性物质作用后使细胞形变来达到影响电信号的，而本发明是利用细胞凋亡释放胞内物质的特点，通过细胞释放的介质快速抵达电极表面影响电极表面的氧化还原反应，改变电流的响应值，获得可计量的电信号，因此相比阻抗法，检测速度明显加快，时间大幅缩短。

本发明的第一个目的是提供一种制备便携式细胞电化学传感器的方法，包括如下步骤：

(1)采用还原型氧化石墨烯RGO/二硫化钼MoS₂复合材料分散液修饰丝网印刷电极，得到RGO/MoS₂/丝网印刷电极；

(2)将叶酸FA溶液与RGO/MoS₂复合材料分散液混合，滴加到RGO/MoS₂/丝网印刷电极表面，烘干后形成RGO/MoS₂/FA/丝网印刷电极；

(3)在RGO/MoS₂/FA/丝网印刷电极表面接种Hep G2细胞，得到RGO/MoS₂/FA/Hep G2细胞/丝网印刷电极；

(4)将RGO/MoS₂/FA/Hep G2细胞/丝网印刷电极与便携式工作站相连接，通过无线网络或者蓝牙设备将便携式工作站与智能手机相连接，即得到所述的便携式细胞电化学传感器。