[发明专利]基于快速扫描循环伏安技术检测汞离子的电化学生物传感器的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了基于快速扫描循环伏安技术检测汞离子的电化学生物传感器的制备方法及其应用，特点是包括以下步骤：（1）将Probe DNA1、Probe DNA2和TCEP加入rGO‑NH₂@AuNPsFc分散液中制得功能化还原氧化石墨烯复合生物纳米材料分散液；（2）取含Hg²⁺的溶液加入到功能化还原氧化石墨烯复合生物纳米材料分散液中，混合均匀后滴加在固载有Probe DNA3金电极上，在37℃恒温恒湿条件下孵育0.5～1 h后，用PBS缓冲液清洗电极，即得到基于快速扫描循环伏安技术检测汞离子的电化学生物传感器，可用于快速扫描循环伏安技术检测汞离子中，优点是高灵敏度、高选择性以及操作简单快速。

技术领域

本发明涉及重金属离子检测技术领域，尤其是涉及一种基于快速扫描循环伏安技术检测汞离子的电化学生物传感器的制备方法及其应用。

背景技术

汞是一种常见的重金属元素，是人体非必需元素，广泛存在于各类环境介质如空气、水和土壤中，通过迁移和转化，进入食物链和生物圈中。汞可以在生物体内积累，破坏人体内脏及中枢神经系统机能，长时间暴露在高汞环境中甚至导致脑损伤和死亡。二价汞离子（Hg²⁺）是汞在自然界中最常见和最稳定的存在形式之一，也是最危险的形式之一。

目前，汞离子的检测方法主要有光谱、色谱、电化学、比色方法等等。光谱和色谱方法灵敏度和准确度高，但仪器昂贵，操作繁琐，分析成本高；传统电化学方法灵敏度尚可，但选择性欠佳，导致准确度有限、前处理步骤复杂；比色等快速检测方法的灵敏度欠缺，难以检测超低浓度的汞离子。因此，设计新颖的汞离子检测方法，实现对汞离子的灵敏、准确、简单、快速、价廉的检测，对于理论研究、实际应用均有重要意义。

还原氧化石墨烯（rGO）是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积、良好的电子传输性能和生物相容性，基于rGO制备的功能化还原氧化石墨烯复合生物纳米材料，可负载大量的电化学信号标记物、有效延展电极表面的亥姆霍兹面，显著增强电化学信号，提高检测灵敏度，是构建电化学生物传感器的理想基材。

纳米金（AuNPs）具有较大的比表面积、高反应活性和良好的生物相容性，容易与生物活性物质如DNA、蛋白质等通过Au-S键或Au-NH₂键结合，将生物大分子固定到纳米金材料表面，为电化学生物传感器构建提供便利。

近年来，为提高Hg²⁺检测方法的选择性，Hg²⁺和胸腺嘧啶（T）之间的选择性错配结构被应用于开发检测Hg²⁺的传感器，包括电化学传感器、比色传感器、荧光传感器和电化学发光传感器等。但是，由于制备步骤通常比较复杂、实际操作各有差异、方法学因素、试剂用量等多种原因，上述传感器在实际检测Hg²⁺时，存在结果稳定性差、检测灵敏度低、无法实现对痕量Hg²⁺的准确测定等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高灵敏度、高选择性以及操作简单快速的基于快速扫描循环伏安技术检测汞离子的电化学生物传感器的制备方法及其应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于快速扫描循环伏安技术检测汞离子的电化学生物传感器的制备方法，包括以下步骤：

（1）功能化还原氧化石墨烯复合生物纳米材料的制备

a. 氨基化还原氧化石墨烯（rGO-NH₂）的预处理

取2～20 mg氨基化还原氧化石墨烯加入到10～100 mL的无水乙醇中，超声分散5～10 h，制备成浓度为0.02～2 mg/mL的rGO-NH₂乙醇分散液；

b. AuNPs溶液合成