[发明专利]以二氧化钛-二硫化钼-金三元复合材料为支架的光电化学适配体传感器的构建方法

说明书

本发明涉及一种以二氧化钛‑二硫化钼‑金三元复合材料为支架的光电化学适配体传感器的构建方法，具体为：先采用溶胶‑凝胶法制备出TiO₂球模板，接着将其制备成表面粗糙的锐钛矿TiO₂球，然后采用水热法将MoS₂纳米片紧密负载在TiO₂纳米球的表面，形成TiO₂‑MoS₂异质结结构；最后通过柠檬酸三钠还原法将Au纳米颗粒沉积其表面，形成TiO₂‑MoS₂‑Au三元复合纳米材料。该三元复合材料具有极大的比表面积和良好的生物相容性，大大增加了生物分子的负载量，其还拥有优良的导电性和较强光电转化效率等，因此适合用来构建生物传感器。将DNA适配体固定在TiO₂‑MoS₂‑Au三元复合材料表面，研究证明以此法制备出的光电化学适配体传感器能够快速的检测卡那霉素，且灵敏度较高、线性范围较大、检测限较低。

技术领域

本发明属于光电化学适配体传感器构建技术领域，具体涉及一种以TiO₂-MoS₂-Au三元复合材料为负载支架的光电化学适配体生物传感器的构建方法，该光电化学适配体传感器可用于检测卡那霉素。

背景技术

抗生素作为一类抗感染药物，其主要作用是抑制细菌感染，杀死致病细菌或其它的活性物质，广泛应用于医药、农林业、水产业和畜牧业等领域。抗生素种类繁多，卡那霉素是其中一种常用的碱性氨基糖苷类抗生素，具有水溶性强、抗菌谱广、杀菌效果明显、价格便宜和用药方便等特点。但是，不合理的使用抗生素可导致耐药性增强，内毒素的产生和残留在食源性动物体内，然后通过生物循环系统在人体内富集，引起人体不同程度的损害，所以卡那霉素的残留无论是对食品质量还是人类健康都会产生不良影响。为保障人类健康，世界各国政府机构均对牛奶中的卡那霉素残留的最大允许残留限量（MRL）做了规定要求，欧盟执行较为严格的标准，规定牛乳中卡那霉素的MRL ≤ 100 μg·kg^-1，我国规定为200 μg·kg^-1。因此，建立操作简单、便携、特异性好，灵敏度高以及经济实用的检测方法，对于加强动物源性产品中卡那霉素的残留量控制，提高食品安全性具有重要意义。

本发明针对卡那霉素的定性和定量分析建立了基于核酸适配体的光电化学检测方法。核酸适配体(aptamer)是由SELEX技术（指数富集的配基系统进化技术）筛选得到的寡核苷酸序列。这些序列可以是DNA也可以是RNA，能以极高的特异性和亲和力与靶分子结合，同时核酸适配体具有易于在体外合成与修饰、靶细胞范围广、化学性质稳定等优点。而将核酸适配体用于构建光电化学生物传感器的检测方法是近年来迅速发展起来的一种分析方法，其基本检测原理是基于传感体系中生物识别反应的发生会导致检测信号的变化。该方法因其灵敏度高、重现性好、设备简单和成本低等独特的优点及其在未来生物传感中的潜力,受到越来越多的关注，在检测性能和生物传感应用等方面也取得了很大进步。在构建光电化学生物传感器时，具有高光电转化性能的光活化材料常被用作生物相容性载体来有效固定生物分子。其中，TiO₂由于具有良好的光电转换效率、大比表面积、优异生物相容性、多种纳米形态、易于制备、化学以及机械性质稳定等优点,而在光电传感器领域得到越来越多的应用。然而，锐钛矿型的TiO₂禁带宽度为3.2 eV，吸光范围限于紫外光区（λ< 387 nm)，这不仅限制了太阳光的利用率,而且紫外线对实验过程中的生物样品活性也具有一定的破坏作用。此外，由于TiO₂的半导体特性，其导电性较差，不符合高性能传感器的要求。因此，为了克服这些缺陷，需要采用一些方法对TiO₂材料进行改性，本发明主要采用半导体复合法来拓宽TiO₂的光吸收范围，使所得复合材料在可见区也有显著吸收；同时采用金纳米沉积法增强复合材料的导电性和生物相容性。