[发明专利]一种电聚合功能化的金纳米电化学检测银离子的方法

说明书

本发明公开了一种电聚合功能化的金纳米电化学检测银离子的方法。该方法合成了功能化的金纳米，通过简单电聚合的方式在电极表面构建类似金属有机框架的疏松多孔的膜层，并以电化学方法在膜层表面固定DNA。得到的疏松多孔的膜层增加了电极的比表面积和DNA的负载量。利用银离子能够与C碱基错配形成C‑Ag⁺‑C的结构来实现银离子的富集。再通过差分脉冲伏安法（DPV），实现水溶液中银离子的高灵敏和特异性检测。银离子的浓度与溶出峰电流呈正相关;通过比较溶出电流的大小实现银离子的定量分析。本发明的检测过程简单，灵敏度高，利用电化学方法构建多孔膜层和固定DNA链，实现对银离子的富集和选择性检测，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生化分析与生物传感技术领域，具体涉及一种功能化的金纳米进行电聚合构建多孔表面来进行电化学检测银离子的方法。

背景技术

作为重要的过渡元素，银已广泛用于珠宝、化妆品、药物制剂、摄影、电子设备和催化剂等广泛领域。但是，有大量研究工作揭示银离子可以与功能性酶的硫醇基、氨基和羧基结合并严重破坏生物系统。世界卫生组织规定的饮用水中银的安全价值为0.05ppm，而鱼类和微生物在水中的银的阈值暴露限值设定为低于1.6nmol/L。因此，对环境和工业样品中的银离子进行高选择性、准确度和高灵敏度的监测非常重要，已成为当今食品、卫生、环境分析领域的重要研究方向之一。

金纳米由于其可调控的尺寸、高电导率、易于表面修饰等优点，被广泛应用于电化学分析领域。现有的银离子电化学检测方法中，多是将金纳米直接与其他材料掺杂。本方法中对金纳米进行功能化，通过简单电聚合的方式在电极表面形成多孔膜结构，并以电化学方法将DNA链固定在该多孔膜上，实现信号放大和选择性检测银离子的目的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中绝大多数电化学检测银离子的传感平台的复杂性，提供一种简易、可进行多种变化的构建传感平台的方法，并以此电化学检测银离子。

本发明的思路：首先合成了表面连接4-氨基苯硫酚的金纳米颗粒(Au@4-ATP)，使其以电聚合的方式在电极表面构建疏松多孔的类似金属有机框架的膜层。将富含C碱基的单链DNA序列以电化学方法固定在该膜表面，通过C-Ag⁺-C特异性错配将银离子进行富集，利用差分脉冲伏安法(DPV)，实现水溶液中银离子的高灵敏和特异性检测。

具体步骤为：

(1)称取20～40mg氯金酸和20～40mL无水甲醇于250mL的圆底烧瓶中混合。

(2)将10～30mg的4-氨基苯硫酚(4-ATP)和7～20mL体积比为1:1的无水甲醇/水溶液混合。

(3)在搅拌下，将步骤(2)所得物逐滴加入到步骤(1)所得物中，这时烧瓶中的溶液从黄色缓慢转变为棕色，然后停止搅拌，静置10分钟。

(4)称取20～40mg硼氢化钠(NaBH₄)溶于1～5mL二次水中配制成硼氢化钠(NaBH₄)溶液。

(5)在剧烈搅拌下，将步骤(4)所得硼氢化钠(NaBH₄)溶液逐滴加入到步骤(3)所得溶液中，持续搅拌10分钟；停止搅拌后在暗处静置1小时；从暗处取出烧瓶，用0.22μm的有机微孔滤膜过滤悬浮液，用分析纯乙醚洗涤沉淀，将过滤出的黑色固体于60℃下烘干，得到的黑色粉末即Au@4-ATP。

(6)将抛光干净的金电极浸泡在浓度为0.01～0.1mol/L的4-ATP乙醇溶液中，4℃下放置12小时；将电极取出后，用二次水小心冲洗电极表面，去除电极表面未固定的4-ATP；然后以该电极作为工作电极放入含有0.01～0.5mg/mL Au@4-ATP的PBS溶液(pH 5.8)中，采用循环伏安法进行电聚合。在上述溶液中，扫描圈数为10～40圈，电位范围为0～0.6V，扫描速度为80mV/s。