[发明专利]一种基于光电化学传感的Pb2+超灵敏检测新方法

摘要

本发明涉及一种基于Pb2+诱导的G-四链体DNA酶构象转变为基础的光电化学传感器的构建，可以有效的实现Pb2+超灵敏传感，属于分析化学的光电化学传感技术领域。本发明通过设计Pb2+取代K+引起G-四链体DNA酶的构象转变导致酶活性降低，从而影响在CdS量子点修饰ITO电极上的酶生物催化沉淀反应来实现Pb2+光电化学传感测定。本发明首次将G-四链体DNA酶引入光电化学传感体系用于Pb2+的检测，且该传感器具有高选择性和高灵敏度的优点，Pb2+的检测限达到1.0×10-8M。

主权项

一种基于光电化学传感的Pb2+超灵敏检测新方法，其特征在于包括以下步骤： a.CdS量子点的合成： 在100mL三颈瓶中加入30‑50mL0.01M CdCl2溶液和250μL巯基乙酸，搅拌的同时向溶液中通入氮气30‑40min。在此期间，使用1M的NaOH溶液调节混合液的pH到合适数值(7‑13)。然后，加入3‑7mL0.1M Na2S溶液，在110℃下通氮气加热回流4h左右。在此实验中，选择合适的pH值，保持CdCl2溶液浓度和体积不变的情况下，通过凋整所加入的0.1M硫化钠溶液的体积，就可以得到具有不同S/Cd的CdS量子点。合成的CdS量子点保存于4℃冰箱待用； b.多层修饰膜电极的制备： ITO导电玻璃切成小片之后，放在2M左右KOH的异丙醇溶液中煮沸约15min，然后用大量清水冲洗，在105‑120℃环境下干燥2h，备用。将洗净干燥后的ITO电极浸入2％邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液10min左右，取出后用水洗涤；再浸入备用的CdS量子点溶液中约10min，取出后用水洗涤；该过程重复3‑5次，得到所需的多层膜修饰电极； c.Pb2+的光电化学测定体系的构建： 寡核苷酸是通过1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺耦合反应固定到CdS量子点修饰的ITO电极上。室温下，首先将CdS量子点修饰电极浸没在包含20毫克1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和10毫克N‑羟基琥珀酰亚胺的1.0毫升蒸馏水中约一小时，然后用10mM pH值为7.4磷酸缓冲液小心冲洗。随后，将20‑30μL1μM的寡核苷酸滴在电极表面并且在4℃环境下放置8‑12小时，用磷酸缓冲液冲洗电极去除未固定的寡核苷酸。然后将寡核苷酸修饰电极浸泡在1mM乙醇胺中，于4℃封闭2h，再用10mM磷酸缓冲液小心冲洗后，备用。接下来，将寡核苷酸修饰电极浸没在含有10mM KAc的10mM Tris‑HAc缓冲液(pH值7.4)中，水浴加热到90℃，慢慢冷却到25℃。然后加入0.2μM氯高铁血红素，在室温下反应20‑30分钟，形成K+稳定G‑四链体DNA酶。在室温下加入不同浓度的Pb2+和0.002％(v/v)聚乙二醇辛基苯基醚，作用20‑30分钟。然后，把处理过的G‑四链体修饰电极浸泡在含有0.2mM4‑氯萘酚和0.2mM过氧化氢溶液10‑20分钟。最后，冲洗电极，然后在实验室自己搭建的光电化学测试系统上测量各自的光电流强度。该测定条件：500W的氙灯作为激发光源，光通过单色器照射到工作电极上，入射光的强度通过辐照计测定，390nm波长处的光电流强度约为400μW/cm2；光电测试中采用三电极体系：工作电极为电极面积为0.25cm2的ITO电极，Pt丝电极作为对电极，Ag/AgCl电极(饱和KCl)作为参比电极，光电流由CHI750a电化学工作站(上海辰华仪器公司)测定。光电流的测定均在恒定的电位(0V vs饱和Ag/AgCl)及在含0.1M维生素C的0.1M磷酸缓冲液(pH＝7.4)中进行，检测前通高纯氮气约15min除氧，测定时保持氮气氛。