[发明专利]一种功能化三维石墨烯复合材料的制备及其传感应用

说明书

本发明公开了一种功能化三维石墨烯复合材料的制备及其在化学发光传感器中的应用技术。主要技术特征是：制备了β‑环糊精/离子液体@石墨烯气凝胶，并在其表面修饰上适配体，得到对链霉素分子有高特异性识别能力的功能化三维石墨烯复合材料，制备过程简单，条件易于控制，生产成本低；本发明同时提供了一种检测链霉素的新方法，将适配体功能化β‑环糊精/离子液体@石墨烯气凝胶应用于化学发光传感器检测链霉素中，具有灵敏度高、选择性好、操作方便、仪器简单等优点，并且成功用于黄瓜样品中链霉素的检测，表现出高的准确度和精密度，为应用于实际检测提供了可能，在食品安全和人类健康方面具有重要的生物学意义。

技术领域

本发明涉及的是一种功能化三维石墨烯复合材料的制备及其在化学发光传感器中的应用技术，属于光化学传感器技术领域，具体涉及适配体功能化β-环糊精/离子液体@石墨烯气凝胶复合材料的制备及其在化学发光传感器检测链霉素中的应用。

背景技术

石墨烯是由碳原子组成的二维（2D）单层碳材料，作为一种较新型的碳材料，石墨烯在医药、传感、储能等领域应用较为广泛。但是由于二维石墨烯薄片层间存在范德华力，石墨烯极易发生聚集和堆积，使得其比表面积降低并限制了其进一步的应用。为了进一步解决这一问题，科研工作者设计合成了各种三维（3D）石墨烯网状结构材料，如3D石墨烯泡沫、海绵、水凝胶、气凝胶等多孔结构材料，以改善其表面性能。3D石墨烯及其复合材料因其优异的性能，如柔韧性好、比表面积大、功率密度高、机械性能稳定、离子转移快等性能，在材料科学领域备受关注。因此，基于3D石墨烯的复合纳米材料已经被广泛研究并应用于催化、储能装置、光子和电子、生物材料和传感器领域。

链霉素（STR）是一种氨基糖苷类抗生素，是继青霉素后应用于生产和临床的第二种抗生素。链霉素可以抑制细菌蛋白质的合成，并且可以通过与原核生物的核糖体结合来抑制或杀死细菌。由于链霉素的生产成本低、可以有效杀灭革兰氏阴性菌和结核分枝杆菌，因此常被作为饲料添加剂或治疗剂广泛应用于水产养殖和农业生产中。然而，近年来，生物性疾病变得越来越复杂，链霉素的滥用使得残留问题日益严重，长期摄入这些残留物会危害人体健康，例如引起人体肠道菌群失调、敏感人群的休克和婴儿的肾脏损害等。目前，已经存在一些检测链霉素的方法，如电化学传感器、酶联免疫法、光电传感器、荧光传感器等，但是这些方法存在着各自的一些问题，如电化学方法的重现性差、操作复杂，酶联免疫法的价格昂贵等。因此，迫切需要建立一种高灵敏度和高选择性的检测链霉素的方法。

流动注射-化学发光技术集合了流动注射的可自动进样、操作方便和化学发光分析方法的灵敏度高、仪器简单、线性范围宽、分析速度快、无污染等优点，在分析领域中应用广泛。但是化学发光方法存在一个较大的缺点 — 选择性差，因为各类共存物质容易引起化学发光强度的变化，而这个缺点可以通过引进一些特异性识别材料来克服，如分子印迹材料、抗原-抗体材料、适配体材料等。

本专利中，制备了β-环糊精/离子液体@石墨烯气凝胶复合材料，并且在β-环糊精/离子液体@石墨烯气凝胶表面修饰上链霉素适配体，得到易于分离、优异固定性能、高特异性识别能力的功能化三维石墨烯复合材料。将该功能化三维石墨烯复合材料与流动注射-化学发光技术连用，构建了高灵敏、高选择性地检测链霉素的化学发光传感器，发明了一种简单、灵敏度高、选择性好的检测链霉素的新方法。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种适配体功能化β-环糊精/离子液体@石墨烯气凝胶复合材料的制备方法，主要是制备β-环糊精/离子液体@石墨烯气凝胶，并在其表面修饰适配体，得到对链霉素分子有高特异性识别能力的功能化三维石墨烯复合材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现。