CN113340960B - 一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法 - Google Patents

一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法。该方法是按照质量份数比，先将组分A反应物混入三口瓶中加热至，然后加入组分B，搅拌、静置，再搅拌冷却至60℃，得到硅溶胶；将组分C混入烧瓶中共混得到石墨烯的悬浊液，经超声分散得到石墨烯水溶液；使用Al2O3粉悬浮液对铂片依次抛光，超声清洗将硅溶胶滴在铂片表面上，干燥滴加石墨烯水溶液，之后再滴加莱克多巴胺抗体，得到莱克多巴胺电化学传感器。将本发明构建的传感器应用于实际样品中目标成分莱克多巴胺检测上，其检测的实际浓度范围在0.1～1.0×104ng/g，高于现有传感器一个数量级。本发明具有操作简单、成本低廉、检测灵敏度高等优点。

Description

一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法
技术领域
本发明涉及瘦肉精安全检测技术领域，具体涉及一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法。
背景技术
莱克多巴胺(Ractopamine,RAC)，又名舒喘灵，是一种人工合成的β-肾上腺受体激动剂，可以提高家畜体内代谢速率，降低脂肪的生成并促进其分解，促进蛋白质的合成并减少其降解，两种方式同时进行有效提高了瘦肉率和饲料利用率。人们在食用莱克多巴胺残留过多的动物产品后，可能出现头晕、呕吐、心悸、四肢麻木等症状。患有高血压、甲状腺功能亢进、糖尿病等疾病的患者可能会有更严重的不良反应，严重的甚至危及生命，因此被养殖业禁用。
研究建立快速、简便、高效的莱克多巴胺检测方法可以更好的保障畜禽产品的质量安全。常用的莱克多巴胺有酶联免疫法、免疫亲和柱层析法、色谱分析法等。
一篇公开号为CN109633031A的发明申请涉及一种莱克多巴胺的检测方法，先用甲醇以一定速率和体积活化酰胺基团修饰的琼脂糖-硅胶杂化整体柱，然后用莱克多巴胺标准溶液按照一定的速率和体积进行上样，完成莱克多巴胺的富集；富集后用甲醇和乙酸的混合液为洗脱剂按照一定速率通入富集莱克多巴胺的整体柱，将富集在整体柱上的莱克多巴胺洗脱掉；洗脱后取前25μL洗脱液进行氮吹，吹干后用去离子水溶解，然后进行高效液相色谱检测。
一篇公开号为CN106872683A的发明申请体涉及一种超低检测限的莱克多巴胺的检测方法，该方法利用梭基化多壁碳纳米管、壳聚糖和梭甲基化β-的环糊精等作为检测探针原料，建立了葡萄糖浓度与莱克多巴胺含量之间的关系，获得了可利用血糖仪快速且可重复性好的检测莱克多巴胺的技术效果。
上述方法虽准确、灵敏，但样品前处理及测定操作过程繁琐、成本高，且不适宜于现场的快速检查。电化学免疫传感器是将抗原、抗体免疫反应、酶的高效催化反应及电化学方法有机结合而发展起来的一种融合性技术。由于其具有高选择性、高灵敏度等特点，受到越来越多研究者的关注。
一篇公开号为CN111239218A的发明申请涉及一种检测莱克多巴胺的电化学发光适配体传感器及其制备方法和应用方法。该发明提供的电化学发光适配体传感器是由适配体负载于由纳米复合材料HKUST-1/PTC-PEI修饰玻碳电极的表面而成。
一篇公开号为CN107132260A的发明申请公开了一种基于纳米材料检测莱克多巴胺的电化学传感器，本发明利用石墨烯材料容易分散、比表面积大，对电活性物质及生物分子的高负载量，提供更均匀、更大的电活性位点分布等优点，与纳米硅溶胶粒子的生物相容性好和加速电子传输速率等优点相结合，制备复合纳米材料修饰在玻碳电极表面，有效提高所制备电化学免疫传感器的灵敏度。同时利用纳米硅溶胶粒子实现莱克多巴胺抗体在电极上的有效固定。制备过程中，对免疫反应的条件等参数进行优化，该传感器在0.3-1.0×103ng/g浓度范围检测莱克多巴胺的线性关系良好，可用于实际样品中目标成分莱克多巴胺的检测。
发明内容
现有技术中都采用了价格较高的胶体金，并且制备的过程较为复杂，使其大规模应用受到限制。
本发明的目的在于提供一种基于硅溶胶的莱克多巴胺电化学传感器的制备方法。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：在金属铂片电极表面修饰上制备的硅溶胶和石墨烯溶液，由于石墨烯具有多孔结构，在修饰好的电极上滴加莱克多巴胺抗体，使莱克多巴胺抗体包覆在石墨烯上，得到检测莱克多巴胺的电化学传感器。制备方法如下：
1、硅溶胶和石墨烯溶液的制备
1)组分和反应物含量如下(按重量份计)：
Figure BDA0003167512710000031
2)硅溶胶的制备：
先将组分A中的三种反应物混入三口瓶中加热至80℃，然后采取分批加料的方式加入组分B，保持温度下强烈搅拌5～10min，停止搅拌恒温静置7h，然后再搅拌5～10min，冷却至60℃，最后真空抽滤得到硅溶胶，备用；
3)石墨烯溶液的制备：将组分C中的三种反应物混入烧瓶中共混得到石墨烯的悬浊液，再经过超声分散得到石墨烯水溶液，备用；
2、铂片的预处理：首先使用0.3μm和0.05μm的Al2O3粉悬浮液对铂片依次抛光，每次抛光时间2～5h，然后在蒸馏水和乙醇的混合溶液中二次超声清洗，每次超声清洗10min，备用；
3、莱克多巴胺电化学传感器的制备：
1)将制备得到的硅溶胶滴在经过预处理的铂片表面上，经过80～100℃干燥2～4h使硅溶胶吸附在铂片上形成胶膜；
2)向铂片上的胶膜滴加制备得到的石墨烯水溶液，静置0.5～1h让其完全浸透使石墨烯浸入硅溶胶中；
3)继续往铂片上的胶膜滴加莱克多巴胺抗体(0.1克/升)，80～120℃条件下干燥3～8h，得到莱克多巴胺电化学传感器。
所述的莱克多巴胺抗体购自深圳市科捷实业发展有限公司。
采用本发明所述的制备方法制备得到的莱克多巴胺电化学传感器，通过电化学阻抗谱(EIS)实验表明，在不含莱克多巴胺的溶液浸泡的莱克多巴胺电化学传感器，其曲线阻抗值显著小于使用0.1g/L莱克多巴胺的溶液浸泡的电化学传感器阻抗值；说明由于莱克多巴胺修饰到电极上后阻抗值增大，这是由于莱克多巴胺和莱克多巴胺抗体结合后为生物蛋白质大分子形态，严重影响导电性，阻碍电子传递，导致电阻提升。
由于莱克多巴胺抗体的优良选择性，只和莱克多巴胺进行结合，因此只有莱克多巴胺存在的情况下才会发生阻抗增大显著现象，从而确认莱克多巴胺的存在，并确认该传感器成功构建。
将本发明构建的传感器应用于实际样品中目标成分莱克多巴胺检测上，其检测的实际浓度范围在0.1～1.0×104ng/g，高于现有传感器一个数量级。
本发明具有操作简单、成本低廉、检测灵敏度高等优点。
附图说明
图1是使用不含莱克多巴胺的溶液浸泡和使用0.1g/L莱克多巴胺的溶液浸泡的莱克多巴胺电化学传感器电化学阻抗谱(EIS)阻抗值对比曲线图。
图2是莱克多巴胺电化学传感器的具体构建过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
附图1中，曲线A表示使用不含莱克多巴胺的溶液浸泡的莱克多巴胺电化学传感器电化学阻抗谱(EIS)阻抗值；曲线B表示使用莱克多巴胺(0.1g/L)溶液浸泡的莱克多巴胺电化学传感器电化学阻抗谱阻抗值。
实施例1
硅溶胶的制备：取40g去离子水和2g水玻璃以及4滴氨水混人三口瓶中加热，当温度升至80℃后，然后采取分三次加料的方式将6g硅粉加入三口瓶,强烈搅拌，恒温反应7h；然后在搅拌的条件下冷却到60℃，进行真空抽滤，制得一定质量分数的硅溶胶。
石墨烯溶液的制备：称取40mg石墨烯粉末，10mg石墨烯量子点粉末，加入到40g去离子水中，制备得到石墨烯和石墨烯量子点的混合悬浊液，经超声分散上述悬浊液,得到稳定分散的石墨烯水溶液。
铂片的预处理：使用0.3μm Al2O3粉悬浮液对铂片表面进行抛光，抛光时间3h，然后在二次蒸馏水和乙醇的混合溶液中超声清洗10min；接着使用0.05μm的Al2O3粉悬浮液对铂片表面进行第2次抛光，抛光时间3h，同样使用二次蒸馏水和乙醇的混合溶液中超声清洗10min。最后得到预处理的铂片。
莱克多巴胺电化学传感器的制备：在预处理的铂片上滴加10mg的硅溶胶，放入真空干燥箱中100℃条件下干燥2h，胶粒吸附在铂片上形成胶膜；在胶膜上继续滴加5mg的石墨烯水溶液使其通过胶膜上胶粒孔浸入到硅溶胶中，静置0.5h使其完全浸透；最后滴加3滴莱克多巴胺抗体溶液，放入真空干燥箱中100℃条件下干燥5h，得到莱克多巴胺电化学传感器。
莱克多巴胺的检测：
莱克多巴胺的检测：利用电化学工作站对使用不含莱克多巴胺的溶液浸泡的莱克多巴胺抗体/石墨烯/硅溶胶/铂片电化学传感器和使用0.1g/L莱克多巴胺的溶液浸泡的莱克多巴胺/莱克多巴胺抗体/石墨烯/硅溶胶/铂片电化学传感器进行EIS测试。
如附图1所示，电化学阻抗谱(EIS)表明，使用0.1g/L莱克多巴胺的溶液浸泡的莱克多巴胺/莱克多巴胺抗体/石墨烯/硅溶胶/铂片电化学传感器阻抗值(A曲线)显著小于使用不含莱克多巴胺的溶液浸泡的莱克多巴胺抗体/石墨烯/硅溶胶/铂片电化学传感器的阻抗值(B曲线)，说明由于莱克多巴胺修饰到电极上后阻抗值(B曲线)增大，这是由于莱克多巴胺和莱克多巴胺抗体结合后为生物蛋白质大分子形态，严重影响导电性，阻碍电子传递，导致电阻提升。
由于莱克多巴胺抗体的优良选择性，只和莱克多巴胺进行结合，因此只有莱克多巴胺存在的情况下才会发生阻抗增大显著现象，从而确认莱克多巴胺的存在，并确认该传感器成功构建。
实施例2：
硅溶胶的制备：取50g去离子水和3g水玻璃以及5滴氨水混人三口瓶中加热，当温度升至80℃后，然后采取分三次加料的方式将10g硅粉加入三口瓶,强烈搅拌，恒温反应7h，然后在搅拌的条件下冷却到60℃，进行真空抽滤。制得一定质量分数的硅溶胶。
石墨烯溶液的制备：称取100mg石墨烯粉末，20mg石墨烯量子点粉末，加入到50g去离子水中，制备得到石墨烯和石墨烯量子点的混合悬浊液，经超声分散上述悬浊液,得到稳定分散的石墨烯水溶液。
铂片的预处理：使用0.3μm和0.05μm的Al2O3粉悬浮液对铂片表面依次进行抛光，每次抛光时间5h，然后在二次蒸馏水和乙醇的混合溶液中超声清洗两次，每次10min得到预处理的铂片。
莱克多巴胺电化学传感器的制备：在预处理的铂片上滴加10mg的硅溶胶，放入真空干燥箱中90℃条件下干燥3h，胶粒吸附在铂片上形成胶膜；在胶膜上继续滴加5mg的石墨烯水溶液使其通过胶膜上胶粒孔浸入到硅溶胶中，静置0.5h使其完全浸透；最后滴加3滴莱克多巴胺抗体溶液，放入真空干燥箱中100℃条件下干燥5h，得到莱克多巴胺电化学传感器。
实施例3：
硅溶胶的制备：取30g去离子水和1g水玻璃以及2滴氨水混人三口瓶中加热，当温度升至80℃后，然后采取分三次加料的方式将3g硅粉加入三口瓶,强烈搅拌，恒温反应7h，然后在搅拌的条件下冷却到60℃，进行真空抽滤，制得一定质量分数的硅溶胶。
石墨烯溶液的制备：称取10mg石墨烯粉末，5mg石墨烯量子点粉末，加入到30g去离子水中，制备得到石墨烯和石墨烯量子点的混合悬浊液，经超声分散上述悬浊液,得到稳定分散的石墨烯水溶液。
铂片的预处理：使用0.3μm和0.05μm的Al2O3粉悬浮液对铂片表面依次进行抛光，每次抛光时间4h，然后在二次蒸馏水和乙醇的混合溶液中超声清洗两次，每次10min得到预处理的铂片。
莱克多巴胺电化学传感器的制备：在预处理的铂片上滴加10mg的硅溶胶，放入真空干燥箱中100℃条件下干燥2h，胶粒吸附在铂片上形成胶膜；在胶膜上继续滴加5mg的石墨烯水溶液使其通过胶膜上胶粒孔浸入到硅溶胶中，静置0.5h使其完全浸透；最后滴加3滴莱克多巴胺抗体溶液，放入真空干燥箱中100℃条件下干燥5h，得到莱克多巴胺电化学传感器。

Claims (4)

1.一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法，其特征在于：
1)硅溶胶和石墨烯溶液的制备
按重量份比例组分和反应物含量如下：
Figure FDA0003167512700000011
硅溶胶的制备：
先将组分A中的三种反应物混入三口瓶中加热至80℃，然后采取分批加料的方式加入组分B，反应后真空抽滤得到硅溶胶，备用；
石墨烯溶液的制备：将组分C中的三种反应物混入烧瓶中共混得到石墨烯的悬浊液，再经过超声分散得到石墨烯水溶液，备用；
2)铂片的预处理：首先使用Al2O3粉悬浮液对铂片抛光、清洗，备用；
3)莱克多巴胺电化学传感器的制备：
将制备得到的硅溶胶滴在经过预处理的铂片表面上干燥后形成胶膜；向铂片上的胶膜滴加制备得到的石墨烯水溶液，静置0.5～1h让其完全浸透使石墨烯浸入硅溶胶中；继续往铂片上的胶膜滴加莱克多巴胺抗体，80～120℃条件下干燥3～8h，得到莱克多巴胺电化学传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法，其特征在于硅溶胶的制备步骤中所述的反应，是指加入组分B时，保持温度下强烈搅拌5～10min，停止搅拌恒温静置7h，然后再搅拌5～10min，冷却至60℃。
3.根据权利要求1所述的一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法，其特征在于铂片的预处理步骤中所述的对铂片抛光、清洗，使用抛光介质是0.3μm和0.05μm的Al2O3粉悬浮液，每次抛光时间2～5h；所述的清洗，实在蒸馏水和乙醇的混合溶液中进行的二次超声清洗，每次超声清洗10min。
4.根据权利要求1所述的一种基于硅溶胶检测莱克多巴胺的电化学传感器制备方法，其特征在于莱克多巴胺电化学传感器的制备步骤中所述的干燥，干燥温度为80～100℃，干燥时间2～4h。
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