[发明专利]一种新型光电/可视化双模式传感器的构建方法及其在呕吐毒素检测上的应用

说明书

本发明提供了一种光电/可视化双模式适配体传感器的构建方法，分别利用电化学工作站收集光电信号与光电致变色材料的颜色的改变直接读出信号作为检测策略，步骤如下：步骤1、制备光电活性材料二氧化钛三维氮杂石墨烯水凝胶(TiO₂/3DNGH)；步骤2、构建检测呕吐毒素的光电/可视化双模式适配体传感器。本发明构建的光电/可视化双模式适配体传感器光电检测模式下无需采用传统的三电极体系，可视化检测部分采用光电致变色的原理在光照下可直接用肉眼观测。基于高度集成化的设计可实现两种可切换的检测模式，易于微型化和便携化，能够应用在室内精密检测以及现场快速检测。

技术领域

本发明属于光电化学生物传感技术领域，主要涉及一种新型光电/可视化双模式传感器的构建方法及其在呕吐毒素检测上的应用。

背景技术

光电化学传感器是基于光电活性物质的光电转换特点来确定检测物的浓度。光电化学检测灵敏度高是由于激发光源的输入与检测信号的输出形式不同，这种信号检测模式极大地减少了背景信号的干扰。其次光电化学检测还有响应速度快、灵敏度高、设备简单等优点，这让它能够在众多的检测方法中脱颖而出。传统的光电化学传感分析一般采用体积较大的电化学工作站作为电信号收集设备。

光电致变色可视化传感器是一种基于电致变色原理的检测技术，这种检测技术利用光敏材料能够在光激发下产生光电流的特点，将其应用在电致变色的电信号响应光学性能的变化上。光电致变色传感器具有操作步骤简单、检测结果可以直接肉眼观察以及无需外接仪器检测易于便携等优点，这让其在环境检测，食品检测领域具有广泛的应用，但是光电致变色存在着检测精度不高的问题，这就限制了它的应用范围。

呕吐毒素又称脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)是B型的单端孢霉烯族真菌毒素，DON理化性质稳定，在粮食中稳定存在。人或者动物食用含超标准量的DON食物后，会出现恶心、厌食等症状，严重的会造成破坏免疫机制以及对内脏造成创伤导致出血等。鉴于DON的危害性，已被联合国粮农组织和世界卫生组织定为最危险的自然发生的食品污染物，也被国际癌症研究机构公布为三类致癌物质。目前，对于DON的检测方法有酶联吸附免疫法、电化学免疫传感检测、生物传感器检测等。以上检测方法的检测方式单一、操作复杂、不便携并且不能实现现场快速检测。因此，开发一种检测模式灵活、快速、简单便携、成本低的分析方法是十分有必要的。

发明内容

本发明旨在提供集快速、简单、微型化、使用模式灵活等优点为一体的便携式光电/可视化适配体传感器应用于DON毒素的检测，在ITO上设计两个检测区域，实现以电化学工作站作为数据读出的光电检测和基于普鲁士蓝颜色变化的光电致变色可视化检测。

本发明中光电/可视化双模式传感器件的构建方法，包括如下步骤：

步骤1、制备光电材料二氧化钛三维氮杂石墨烯水凝胶(TiO₂/3DNGH)：

首先，将甘氨酸与硫酸钛加入氧化石墨烯分散液中，超声分散形成均匀的溶液A。然后，将溶液A转移到高压反应釜并在烘箱中进行溶剂热反应，至此便成功制备出了TiO₂/3DNGH纳米复合材料。最后，待其自然冷却至室温后经过多次水洗，然后冷冻干燥，从而制备了固体产物TiO₂/3DNGH。

步骤2、制备光电/可视化电极基底

将ITO依次在甲苯、丙酮、乙醇和水超声清洗下，以去除表面可能吸附的杂质与有机污染物。在干净的ITO上激光刻蚀出可视化区域、对电极区域和工作电极区域；

步骤3、制备可视化电极

在ITO的可视化区域电沉积普鲁士蓝，形成可视化电极；