[发明专利]以异质结和金纳米粒子间能量共振转移为机理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Ce‑TiO₂@MoSe₂异质结和金纳米粒子（AuNPs）间能量共振转移为机理的光电化学适配体传感器的构建方法，具体为：首先采用简单的水热法将稀土金属铈掺杂于TiO₂纳米块中得到Ce‑TiO₂，然后再次采用溶剂热法将MoSe₂纳米片生长于Ce‑TiO₂表面，形成Ce‑TiO₂@MoSe₂异质结，并将其作为支架用于负载黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）的适配体；随后将AuNPs标记的且与AFB1适配体互补的DNA序列（AuNPs‑cDNA）引入电极表面构成三明治结构，实现Ce‑TiO₂@MoSe₂异质结和金纳米粒子（AuNPs）间的能量共振转移。采取该方法所制备的光电化学适配体传感器能够快速地测定AFB1，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Ce-TiO₂@MoSe₂异质结和金纳米粒子（AuNPs）间能量共振转移为机理的光电化学适配体传感器的构建方法，该光电化学适配体传感器可用于定量检测黄曲霉毒素B1（AFB1）。

背景技术

由黄曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）产生的多芳香族真菌次级代谢产物——黄曲霉毒素B1（Aflatoxin B1，AFB1），是一种普遍存在的、对人类和动物具有遗传毒性和致癌性的剧毒污染物。由于其诱变、致畸、免疫抑制和致癌作用，国际癌症研究机构将AFB1列为I类致癌物质。在花生、玉米、谷物等农产品的生长、储存、运输和消耗过程中都可以检测到黄曲霉毒素B1的存在。许多国家对食品中黄曲霉毒素的量进行了限制，如中国和美国规定的最大允许量为20 ng/mL；韩国的最大允许量为5 μg/kg；欧盟国家规定了大米中的最大允许量为5 ng/mL，花生、谷物、坚果、干果中的最大允许量为2 ng/mL。目前检测AFB1的方法有高效液相色谱法、薄层色谱法、液相色谱-质谱联用以及酶联免疫吸附试验法，但在这些方法中存在着一定的局限性，如复杂的样品前处理、成本费用高、分析时间长等等。因此，开发一种用于高灵敏度监测人类食物中痕量AFB1的检测方法具有非常重要的意义。

近年来，光电化学（PEC）生物传感器由于稳定性高、设备简单、成本低廉、仪器小型化等优点已被发展成为一种新型的、潜在的分析技术。它反映的是在光照射下，光电压/光电流的变化与靶分析物浓度之间的关系。由于激发（光）和检测（电流）能量形式不同，光电化学具有超灵敏的能力，被广泛应用于检测不同的分析物。然而，超高的氧化能力导致该检测方法的选择性差。相比于传统的抗原-抗体间特异性反应，适配体（通过指数富集（SELEX）配体系统选择的人工单链核酸）具有高特异性、高亲和力、稳定性好、重现性好、成本低廉等优点，可以弥补PEC分析技术的不足。另外，在金（Au）和半导体材料之间设计能量共振转移是进行生物分析检测的一种强有力的手段，其中金作为能量受体，半导体材料作为能量供体。这一策略要求金的吸收光谱与能量供体的发射光谱有较宽的波长重叠时，能量共振转移就可以实现。

良好的光电活性材料对于构建PEC生物传感器起着关键性的作用。硒化钼（MoSe₂）是一种类似石墨一样的、具有Se-Mo-Se层状结构的、典型过渡金属硫族化合物。由于其具有窄的禁带宽度（1.33-1.72 eV）和高抗光腐蚀能力被广泛应用于能量储存、催化剂、光电子学等领域。据文献报道，单层的MoSe₂为直接带隙，在可见光下具有高的光催化活性，而多层的为间接带隙容易遭到自聚集。幸运的是，选择一个合适的共催化剂与其结合可以大大减小MoSe₂的自聚集现象。