[发明专利]一种电化学细胞传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电化学细胞传感器及其制备方法和应用，提供了一种基于海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜和海藻酸钠/氧化石墨烯凝胶修饰的电化学细胞传感器，构建高性能的修饰界面，易于苯并(a)芘的毒性评价；制备的海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜修饰界面导电性和稳定性好，电子传递能力好；海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜修饰电极具有良好的生物相容性，有利于细胞的黏附和存活，并且使用的原料廉价、无污染、易于获得，可实现对食品中苯并(a)芘的快速、高效地毒性评价。

技术领域

本发明属于电化学传感器领域，具体涉及一种电化学细胞传感器及其制备方法和应用。

背景技术

随着食品工业的发展，由食品污染所导致的疾病激增，食品的污染也令人防不胜防，食品污染引发的食源性疾病发病率已占到其它各种原因所引发疾病总发病率的第二。其中，来自苯并(a)芘的污染尤为严重。因此，准确快速的对苯并(a)芘进行毒性评价对于我国食品安全技术具有重要意义。电化学方法，有着灵敏度高、成本低、时间短及易于操作等优点，是一种食品有害物质检测的理想方法。

电化学生物传感技术，特别是细胞传感技术可从细胞水平上对潜在的有害物及其毒性在体外进行准确、快速、高效的安全性评价，能利用细胞传感的高敏性和真实性，从微观角度更好地识别有害物质。此外，细胞能模拟人体环境，为检测提供更为真实的环境。构建电化学细胞传感器有两个最主要的问题，一方面要求是构建并用来修饰电极的界面具有很好的导电性，有利于电子的传递；另一方面的要求是构建并用来修饰电极的界面具有很好的生物相容性，有利于细胞的黏附和存活。因此，发展导电性高、生物相容性好、成本低、灵敏度高的电化学细胞传感器是未来研究的一个趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜和海藻酸钠/氧化石墨烯凝胶修饰的电化学细胞传感器及制备方法，构建高性能的修饰界面，易于苯并(a)芘的毒性评价；制备的海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜修饰界面导电性和稳定性好，电子传递能力好；海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜修饰电极具有良好的生物相容性，有利于细胞的黏附和存活，并且使用的原料廉价、无污染、易于获得，可实现对食品中苯并(a)芘的快速、高效地毒性评价。

本发明制备的海藻酸钠和壳聚糖形成了一种紧密的结构，海藻酸钠表面的COO^-和壳聚糖含有的NH₃⁺发生结合，形成结构稳定的聚电解质薄膜。采用PC-12神经细胞作为传感介质，先将细胞接种到金电极表面，再覆盖上制备好的海藻酸钠，利用壳聚糖溶液进行反应形成聚电解质薄膜，完成细胞传感器的构建。

上述电化学细胞传感器的制备方法包括以下步骤：

(1)海藻酸钠/氧化石墨烯凝胶和海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜的制备：

首先将100mL的RPMI培养液与0.1g氧化石墨烯混合，超声处理5min得到均匀的氧化石墨烯混合液；接着将海藻酸钠粉末溶解于RPMI培养液，得到含有1%-2%海藻酸钠的RPMI培养液，向其中滴加10%(wt%)的氧化石墨烯混合液，在20-25℃，转速为400-500rpm下磁力搅拌5min，直至混合均匀，得到海藻酸钠/氧化石墨烯凝胶。

将壳聚糖粉末溶于体积分数为0.9%-1.1%的醋酸溶液中，然后将混合物超声8h，直至壳聚糖粉末完全溶解，得到质量分数为0.4-0.6%的壳聚糖溶液；取5-10μL海藻酸钠/氧化石墨烯凝胶，用去离子水洗净；在20-25℃，与壳聚糖溶液充分反应1-5min以形成性能良好的海藻酸钠/壳聚糖聚电解质薄膜。

(2)细胞的培养和固定：

PC-12神经细胞按10⁶mL^-1接种于培养瓶中，每瓶4-5mL培养基，置于37℃、5％CO₂的培养箱中培养，每4-5天将细胞消化按照10⁶mL^-1转移到新的培养瓶中继续培养，细胞分化成熟后，对细胞密度进行测定。