[发明专利]CuPi/Ti3

说明书

本发明公开了一种CuPi/Ti₃C₂量子点复合材料制备及基于此光电化学传感器在卡那霉素检测的应用。所述光电化学传感器是在玻碳电极上自下而上依次负载所述的CuPi/Ti₃C₂ QDs复合材料、金纳米粒子、卡那霉素适配体DNA和BSA。本发明制备的CuPi/Ti₃C₂ QDs复合材料具有良好的能级匹配，并且快速的电子转移为卡那霉素的检测提供较高的灵敏度。所述的光电化学传感器应用于卡那霉素检测，具备良好的灵敏度，在1‑10000pM的范围内具备良好的线性响应。

技术领域

本发明属于光电化学传感制备与应用技术领域，具体涉及一种CuPi/Ti₃C₂ QDs复合材料的制备、基于该复合材料的光电化学传感器及其制备和在卡那霉素检测中的应用。

背景技术

传感技术是信息产业的三大支柱之一，它通过特定的传感器将特定的事件按照一定的规律进行监测，并将其转换成可读的信号，以满足信息采集和分析的需要。传感技术的应用涉及社会生活的方方面面，现代人类活动离不开传感器的各种功能。作为传感学科的一个活跃分支，对化学物质和生物物种的快速、灵敏检测在广泛的研究和应用中起着不可或缺的作用。基于电化学、电子学、光学(荧光、吸收、化学发光、表面等离子体共振和拉曼光谱)和力学(微悬臂梁)的各种传感技术已经发展起来。然而，如何以低成本、高灵敏度、操作方便等特点满足日益增长的传感需求仍然是一个巨大的挑战。

电子探针生物分析由于其比传统的电化学方法具有更高的灵敏度、较低的背景效应以及比光学方法更简单、更便宜、更易于小型化等优点而受到广泛的关注。几十年的发展已经确立了量子点在光学、生物医学和环境应用中的关键作用，以前人们已经对各种量子点进行了研究和讨论，大致包括单、双和多元素量子点。量子点的蓬勃发展高度依赖于不断涌现的新的量子点来源和对现有量子点进行修正的新方法。已有文献表明，二维纳米片是新型量子点的重要来源，它可以使量子点集原材料的优点和尺寸效应所产生的先进性能于一体。二维纳米片库包括各种成员，如黑磷、硅烯、MXenes和过渡金属二氯代物。特别是由二维过渡金属碳化物(MXenes)制备的多元素量子点引起了越来越多的研究兴趣。通过切割二维Ti₃C₂Tx， MXenes衍生的量子点通常被命名为Ti₃C₂ QDs，它继承了MXenes的亲水性、导电性和生物相容性，同时又具有独特的光学和光电特性。随着其在细胞成像和生物传感领域的应用，Ti₃C₂量子点的应用正在迅速增长，但对Ti₃C₂量子点的修饰策略的研究并没有为这种增长铺平道路。观察其他量子点的发展过程，包括二维材料石墨烯刻蚀的量子点，以及用自下而上的方法合成的量子点，掺杂是改善量子点性能的重要途径。氮、铜、磷等元素的掺杂可以显著改变量子点的电子性质和结构，从而使量子点具有更高的量子产率、更好的稳定性、水溶性和更多的表面活性中心。因此，探索Ti₃C₂量子点的掺杂策略以及改性Ti₃C₂量子点的后续应用具有迫切的研究需求。

卡那霉素(Kanamycin，Kana)是一种氨基糖苷类抗生素，因其价格低廉、抗菌活性好，常作为饲料添加剂或治疗剂，应用于农业、畜牧业及水产业中，因合成废液的不合理排放等因素，可导致河流、地下水，甚至生活饮用水中存在一定药物残留。然而，卡那霉素的滥用会造成其在动物源性食品中残留，长期摄入含有卡那霉素残留的食品，会引起毒性、肾毒性及抗生素耐药性等副作用，经常饮用超标的水会对人体产生毒害作用，如肾损伤、过敏反应和耐药性等。近年来，生活饮用水中抗生素超标事件时有发生，严重威胁到人们安全，因此，开发新型检测技术具有迫切性和必要性。

目前，对卡那霉素的检测技术有酶联免疫法、高效液相色谱法、毛细管电泳法等，这些方法虽然准确度高，但需要昂贵的大型设备和专业的操作人员，以及复杂的前处理过程，耗时长。因此，需要建立快速、灵敏、低成本的检测食品中卡那霉素残留的方法。