CN113466300B - 一种石墨烯改性硅溶胶负载沙丁胺醇抗体传感器制备方法 - Google Patents

一种石墨烯改性硅溶胶负载沙丁胺醇抗体传感器制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于石墨烯改性硅溶胶原位负载沙丁胺醇抗体的电化学传感器制备方法。该方法：（1）将硅溶胶与乙醇混合，再加入Span‑80、Tween‑80和2‑6ml正丁醇；（2）将KH550‑三甲基氯硅烷和稀盐酸混合，水解；将步骤（1）和步骤（2）混合液混合得到改性硅溶胶；将乙醇、Span‑80、Tween‑80预先和去离子水混合均匀，加入石墨烯粉末和石墨烯量子点得到石墨烯水溶液；将制备得到的改性硅溶胶滴在玻碳电极表面上，干燥形成胶膜；向胶膜滴加石墨烯水溶液，静置、真空干燥得到石墨烯吸附胶膜；继续往胶膜滴加沙丁胺醇抗体溶液，真空干燥得到沙丁胺醇电化学传感器。本发明具有操作简单、成本低廉、检测灵敏度高等优点。

Description

一种石墨烯改性硅溶胶负载沙丁胺醇抗体传感器制备方法
技术领域
本发明属于食品安全中兽药残留检测领域，具体涉及基于石墨烯改性硅溶胶原位负载沙丁胺醇抗体的电化学传感器制备方法。
背景技术
沙丁胺醇(Salbutamol，SAL)是一种选择性β-2受体激动剂，与盐酸克伦特罗一样具有促进营养再分配和生长的作用，在畜牧业生产中一些非法使用者将其作为一种生长促进剂添加到动物饲料中，增加瘦肉的生长比率。根据农业部第235号公告，沙丁胺醇为禁用添加剂，因此在食品(肉中)不得检出。现行检测标准有GB/T22286-2008《动物源性食品中多种β-受体激动剂残留量的测定》，该方法(高效液相色谱串联质谱法)对沙丁胺醇的检出限为0.5μg/kg。
沙丁胺醇国内外主要采用GC-MS，LC-MS，酶联免疫吸附法(ELISA)和胶体金标记免疫层析试纸条等技术来实现定性和定量检测。
生物传感技术是近几年才发展起来的检测方法，通过借助生物传感器，并外联电脑进行检测。现在，酶免疫传感器的灵敏度最高能够达到0.01ng/g，相比于酶联免疫法更灵敏，测定各种抗原物质都可使用，特别是适合测定体液中的药物和激素含量，该技术促使检测工作更加简单、高效。
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。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0.1X10-7-1.5×10-7mol/L浓度范围检测沙丁胺醇的线性关系优良(R＝0.99)，可用于实际样品中目标成分沙丁胺醇的检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨烯改性硅溶胶原位负载沙丁胺醇抗体的电化学传感器制备方法。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：在电极表面修饰上制备的含KH560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沙丁胺醇抗体，使沙丁胺醇抗体包覆在石墨烯上，得到检测沙丁胺醇的电化学传感器。
1、石墨烯水溶液的制备：
1)在烧杯中搅拌条件下，在5-15g硅溶胶中加入30-50g乙醇，采用滴加方式使用注射器加入0.05-0.08g Span-80、0.03-0.08gTween-80和2-6ml正丁醇，500r/min条件下搅拌20min，然后在50r/min搅拌条件下滴加适量的氨水溶液调节pH＝6.5-7.5；得到硅溶胶备用；
2)按1:15的质量比例，将1g硅烷偶联剂KH550-三甲基氯硅烷和15g稀盐酸(0.5mol/L)混合溶液，30℃条件下在磁力搅拌中进行混合水解30分钟得到混合液；
3)按照15:1的体积比例将步骤1)得到硅溶胶和步骤2)得到混合液超声混合10min，得到改性硅溶胶；
4)将30ml-50ml乙醇、0.05-0.08g Span-80、0.03-0.08gTween-80预先和100ml去离子水混合均匀后超声30min，加入0.01～0.1g石墨烯粉末和0.005～0.02g石墨烯量子点，超声混合均匀；得到石墨烯水溶液，备用；
2、沙丁胺醇电化学传感器的制备：
1)将制备得到的改性硅溶胶滴在玻碳电极表面上，经过80～100℃干燥2～4h，使硅溶胶粒子吸附在玻碳电极上形成硅溶胶胶膜；
2)向玻碳电极上的硅溶胶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改性硅溶胶中，20～40℃条件下真空干燥3～8h，得到石墨烯吸附胶膜；
3)继续往玻碳电极上的石墨烯吸附胶膜滴加沙丁胺醇抗体溶液3-12滴，中速旋转涂膜均匀，然后在20～40℃条件下真空干燥3～8h，得到沙丁胺醇电化学传感器。
所述的沙丁胺醇抗体(anti-SAL)购自深圳华英生物技术有限公司。
采用本发明所述的制备方法制备得到的沙丁胺醇电化学传感器，做为工作电极的三电极***置于一定浓度范围的测定溶液中，记录CV曲线的峰电流.由于该沙丁胺醇电化学传感器电极表面有沙丁胺醇分子形态的“空穴”，当该电极浸入含有沙丁胺醇的溶液后，由于沙丁胺醇和沙丁胺醇抗体结合后为生物蛋白质大分子形态，会使得部分“空穴”被沙丁胺醇填充，表现为峰电流降低。并且由于沙丁胺醇抗体的优良选择性，只和沙丁胺醇进行结合，因此只有沙丁胺醇存在的情况下才会发生峰电流降低显著现象，从而确认沙丁胺醇的存在，并确认该传感器成功构建。
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是本发明使用的石墨烯粉末分子示意图。
图2是本发明构建的传感器应用于浓度在0.1X10-7-3×10-7mol/L区间沙丁胺醇峰电流与浓度关系曲线图。
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。
图2中，将本发明实施例1中构建的传感器应用于目标成分沙丁胺醇浓度在0.1X10-7-3×10-7mol/L区间峰电流与浓度关系。图上可见传感器峰电流与沙丁胺醇浓度具有良好的线性关系。其回归方程为：I(μA)＝9.2746-3.0115c，相关系数为R2＝0.9957。
实施例1
1、石墨烯水溶液的制备：
1)在烧杯中搅拌条件下，在5g硅溶胶中加入30g乙醇，采用滴加方式使用注射器加入0.05g Span-80、0.05g Tween-80和2ml正丁醇，500r/min条件下搅拌20min，然后在50r/min搅拌条件下滴加适量的氨水溶液调节pH＝6.5-7.5，得到硅溶胶备用；
2)按1:15的质量比例，将1g KH550-三甲基氯硅烷和15g稀盐酸(0.5mol/L)混合溶液，30℃条件下在磁力搅拌中进行混合水解30分钟得到混合液；
3)按照15:1的体积比例将步骤1)得到硅溶胶和步骤2)得到混合液超声混合10min，得到改性硅溶胶；
4)将50ml乙醇、0.08g Span-80、0.03g Tween-80预先和100ml去离子水混合均匀后超声30min，加入0.1g石墨烯粉末和0.02g石墨烯量子点，超声混合均匀，得到石墨烯水溶液，备用；
2、沙丁胺醇电化学传感器的制备：
1)将制备得到的改性硅溶胶滴在玻碳电极表面上，经过100℃干燥2h，使硅溶胶粒子吸附在玻碳电极上形成硅溶胶胶膜；
2)向玻碳电极上的硅溶胶胶膜滴加制备得到的石墨烯水溶液，静置1h让其完全浸透，使石墨烯浸入改性硅溶胶中；30℃条件下真空干燥5h；得到石墨烯吸附胶膜；
3)继续往玻碳电极上的石墨烯吸附胶膜滴加沙丁胺醇抗体溶液10滴，中速旋转涂膜均匀，然后在30℃条件下真空干燥5h，得到沙丁胺醇电化学传感器。
本实施例所述的沙丁胺醇抗体购自深圳华英生物技术有限公司。
沙丁胺醇的检测：
采用本实施例制备方法制备得到的沙丁胺醇电化学传感器，做为工作电极的三电极***置于一定浓度范围的测定溶液中，记录CV曲线的峰电流.由于该电极表面有沙丁胺醇分子形态的“空穴”，当该电极浸入含有沙丁胺醇的溶液后，由于沙丁胺醇和沙丁胺醇抗体结合后为生物蛋白质大分子形态，会使得部分“空穴”被沙丁胺醇填充，表现为峰电流降低。并且由于沙丁胺醇抗体的优良选择性，只和沙丁胺醇进行结合，因此只有沙丁胺醇存在的情况下才会发生峰电流降低显著现象，从而确认沙丁胺醇的存在，并确认该传感器成功构建。
将本实施例构建的传感器应用于实际样品中目标成分沙丁胺醇检测上，其检测的实际浓度范围在0.1X10-7-1.5×10-7mol/L浓度范围检测盐酸克仑特罗抗体的线性关系良好(R＝0.9957)，如图2所示。
实施例2
1、石墨烯水溶液的制备：
1)在烧杯中搅拌条件下，在15g硅溶胶中加入3g乙醇，采用滴加方式使用注射器加入0.06g Span-80、0.03g Tween-80和4ml正丁醇，500r/min条件下搅拌20min，然后在50r/min搅拌条件下滴加适量的氨水溶液调节pH＝7.5，得到硅溶胶备用；
2)按1:15的质量比例，将1g KH550-三甲基氯硅烷和15g稀盐酸(0.5mol/L)混合溶液，30℃条件下在磁力搅拌中进行混合水解30分钟得到混合液；
3)按照15:1的体积比例将步骤1)得到硅溶胶和步骤2)得到混合液超声混合10min，得到改性硅溶胶；
4)将50ml乙醇、0.08g Span-80、0.03g Tween-80预先和100ml去离子水混合均匀后超声30min，加入0.05g石墨烯粉末和0.02g石墨烯量子点，超声混合均匀，得到石墨烯水溶液，备用；
2、沙丁胺醇电化学传感器的制备：
1)将制备得到的改性硅溶胶滴在玻碳电极表面上，经过80℃干燥4h，使硅溶胶粒子吸附在玻碳电极上形成硅溶胶胶膜；
2)向玻碳电极上的硅溶胶胶膜滴加制备得到的石墨烯水溶液，静置0.5h让其完全浸透使石墨烯浸入改性硅溶胶中；40℃条件下真空干燥3h，得到石墨烯吸附胶膜；
3)继续往玻碳电极上的石墨烯吸附胶膜滴加沙丁胺醇抗体溶液8滴，中速旋转涂膜均匀，然后在20℃条件下真空干燥8h，得到沙丁胺醇电化学传感器。
将本实施例构建的传感器应用于实际样品中目标成分沙丁胺醇检测上，其检测的实际浓度范围在0.1X10-7-1.5×10-7mol/L浓度范围检测盐酸克仑特罗抗体的线性关系良好(R＝0.9975).
实施例3
1、石墨烯水溶液的制备：
1)在烧杯中搅拌条件下，在8g硅溶胶中加入40g乙醇，采用滴加方式使用注射器加入0.06g Span-80、0.06g Tween-80和4ml正丁醇，500r/min条件下搅拌20min，然后在50r/min搅拌条件下滴加适量的氨水溶液调节pH＝6.5；得到硅溶胶备用；
2)按1:15的质量比例，将1g KH550-三甲基氯硅烷和15g稀盐酸(0.5mol/L)混合溶液，30℃条件下在磁力搅拌中进行混合水解30分钟得到混合液；
3)按照15:1的体积比例将步骤1)得到硅溶胶和步骤2)得到混合液超声混合10min，得到改性硅溶胶；
4)将50ml乙醇、0.05g Span-80、0.08g Tween-80预先和100ml去离子水混合均匀后超声30min，加入0.5g石墨烯粉末和0.01g石墨烯量子点，超声混合均匀；得到石墨烯水溶液，备用；
2、沙丁胺醇电化学传感器的制备：
1)将制备得到的改性硅溶胶滴在玻碳电极表面上，经过80～100℃干燥4h，使硅溶胶粒子吸附在玻碳电极上形成硅溶胶胶膜；
2)向玻碳电极上的硅溶胶胶膜滴加制备得到的石墨烯水溶液，静置1h让其完全浸透使石墨烯浸入改性硅溶胶中；20℃条件下真空干燥8h；得到石墨烯吸附胶膜；
3)继续往玻碳电极上的石墨烯吸附胶膜滴加沙丁胺醇抗体溶液3-12滴，中速旋转涂膜均匀，然后在20℃条件下真空干燥8h，得到沙丁胺醇电化学传感器。
将本实施例构建的传感器应用于实际样品中目标成分沙丁胺醇检测上，其检测的实际浓度范围在0.1X10-7-1.5×10-7mol/L浓度范围检测盐酸克仑特罗抗体的线性关系良好(R＝0.9948)。

Claims (4)

1.一种石墨烯改性硅溶胶负载沙丁胺醇抗体传感器制备方法，其特征在于：
石墨烯水溶液的制备：
1）在烧杯中搅拌条件下，在5-15g硅溶胶中加入30-50g 乙醇，采用滴加方式使用注射器加入0.05-0.08g Span-80、0.03-0.08g Tween-80和2-6ml正丁醇，500r/min条件下搅拌20min，然后在50r/min搅拌条件下滴加适量的氨水溶液调节pH=6.5-7.5，得到硅溶胶备用；
2）按 1:15的质量比例，将1g硅烷偶联剂 KH550-三甲基氯硅烷和15g浓度为0.5 mol/L稀盐酸混合溶液进行混合水解得到混合液；
3）按照15:1的体积比例将步骤1）得到硅溶胶和步骤2）得到混合液超声混合10min，得到改性硅溶胶；
4）将30ml-50ml乙醇、0.05-0.08g Span-80 、0.03-0.08g Tween-80预先和100ml 去离子水混合均匀后超声30min，加入0.01～0.1g石墨烯粉末和0.005～0.02g石墨烯量子点，超声混合均匀，得到石墨烯水溶液备用；
沙丁胺醇电化学传感器的制备：
1）将制备得到的改性硅溶胶滴在玻碳电极表面上，干燥后形成硅溶胶胶膜；
2）向玻碳电极上的硅溶胶胶膜滴加制备得到的石墨烯水溶液，静置0.5～1h，真空干燥得到石墨烯吸附胶膜；
3）继续往玻碳电极上的石墨烯吸附胶膜滴加沙丁胺醇抗体溶液3-12滴，中速旋转涂膜均匀，真空干燥得到沙丁胺醇电化学传感器。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性硅溶胶负载沙丁胺醇抗体传感器制备方法，其特征在于30℃条件下在磁力搅拌中进行混合水解30分钟得到混合液。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性硅溶胶负载沙丁胺醇抗体传感器制备方法，其特征在于所述的干燥，干燥温度为80～100℃，干燥时间2～4h。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性硅溶胶负载沙丁胺醇抗体传感器制备方法，其特征在于所述的真空干燥，真空干燥温度为20～40℃，真空干燥时间为3～8h。
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