[发明专利]一种金纳米颗粒/MIL-53(Fe)复合材料、半胱氨酸传感器及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种金纳米颗粒/MIL‑53(Fe)复合材料、半胱氨酸传感器及制备方法与应用。所述金纳米颗粒/MIL‑53(Fe)复合材料由MIL‑53(Fe)和AuNPs胶体溶液制得；所述半胱氨酸传感器包括参比电极、对电极及修饰后的工作电极，所述修饰后的工作电极由工作电极及固化在工作电极表面的物质识别膜组成，其中，所述物质识别膜包括AuNPs/MIL‑53(Fe)复合材料和全氟磺酸树脂。本发明的半胱氨酸传感器具有良好的电子传递性，能将反应产生的电子进行良好的转移，能实现半胱氨酸的检测，提高所述传感器的反应速度；具有较宽的检测范围，较低的检测限，反应在室温环境下进行，性能稳定，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于电化学传感器技术领域，具体涉及一种金纳米颗粒/MIL-53(Fe)复合材料、半胱氨酸传感器及制备方法与应用。

背景技术

L-半胱氨酸又称半胱氨酸，学名2-氨基-3-巯基丙酸或巯基丙氨酸，含巯基的脂肪族中性氨基酸，是一种人体非必需氨基酸。半胱氨酸在化妆品领域、医药领域和食品领域拥有广泛的用途，可用于制作烫发精、制备药物和果蔬汁抗氧化剂等。此外，半胱氨酸在生物系统中起着重要作用，半胱氨酸的缺乏与生长缓慢、糖尿病、皮肤病变及脱发有关，其在生物体内的含量与阿尔兹海默症等疾病有关，故半胱氨酸可用于疾病状态的诊断。因而发展一种快速检测半胱氨酸的方法有重大应用前景。目前，国内外检测半胱氨酸含量的方法主要有荧光法、比色法、液相色谱-质谱联用和电化学方法，传统检测方法具有仪器昂贵复杂、样品试剂需求量大、需要专业的技术人员操作、检测时间久、费用较高、干扰较多等缺点，而电化学检测方法具有良好的选择性，样品用量少、前处理过程简单、响应快、成本低和检测结果准确等特点。因此，开发简便、快速、低成本和高灵敏的测定半胱氨酸含量的电化学传感器具有重要意义。Hadi Hosseini等人制备了一种基于Au-SH-SiO₂@Cu-MOF的半胱氨酸电化学传感器，检测范围为0.02～300μmol，灵敏度为0.038μA/mol·L^-1，该传感器制备复杂，检测范围和灵敏度都有待提高。

发明内容

为了解决现有半胱氨酸检测技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种具有良好灵敏度、宽的线性范围和稳定性良好的金纳米颗粒(AuNPs)/MIL-53(Fe)复合材料及基于金纳米颗粒(AuNPs)/MIL-53(Fe)复合材料的半胱氨酸电化学传感器。

本发明的另一目的在于提供上述AuNPs/MIL-53(Fe)复合材料和半胱氨酸传感器的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述基于AuNPs/MIL-53(Fe)复合材料的半胱氨酸传感器在半胱氨酸检测中的应用。

本发明的目的通过下列技术方案实现：

一种金纳米颗粒/MIL-53(Fe)复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)以溶剂热方法合成MIL-53(Fe)：将六水合氯化铁溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，加入1,4-对苯二甲酸超声，加热反应后冷却至室温，固体产物用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇分别洗涤抽滤2～5次后干燥；

(b)以柠檬酸还原法制备AuNPs胶体溶液；

(c)将步骤(a)所述的MIL-53(Fe)与步骤(b)所述的AuNPs胶体溶液混合，磁力搅拌，洗涤，抽滤，干燥，获得金纳米颗粒/MIL-53(Fe)复合材料。

优选的，步骤(a)中所述六水合氯化铁和1,4-对苯二甲酸的物质的量比为(1～1.5)：1；所述超声的时间为10～30min；所述加热反应的温度为150～160℃，加热反应的时间为36～48h；所述干燥的温度为40～70℃，干燥的时间为8～24h。

优选的，步骤(b)中所述AuNPs胶体溶液浓度为1～2mmol/L；步骤(c)所述MIL-53(Fe)的质量和AuNPs胶体溶液的体积比为2.5～10:1mg/mL。