[发明专利]一种基于比率原理的光电致变色可视化生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光电化学可视化生物传感器构建领域，涉及一种基于比率原理的光电致变色可视化生物传感器的制备。利用普鲁士蓝和Co‑N‑TiO₂/3DGH纳米复合材料分别对两块电极(分别为模块A和模块B)的区域1和区域2进行改性，然后用壳聚糖处理区域2的表面，再于模块A的区域2表面修饰赭曲霉毒素A适配体溶液，孵育，用磷酸缓冲溶液冲洗，然后用牛血清白蛋白封闭未结合的活性位点，再用磷酸缓冲溶液冲洗，得到基于比率原理的光电致变色可视化生物传感器。Co‑N‑TiO₂/3DGH纳米复合材料展现了很好的光电活性和稳定性并且构建的Co‑N‑TiO₂/3DGH纳米复合材料大大减小了外界和内部各种因素的干扰，提高了检测的准确性，而且无需复杂的仪器设备，可以通过肉眼辨别，从而达到可视化检测的目的。

技术领域

本发明属于光电化学生物传感器构建领域，涉及一种具有高灵敏度、高选择性的比率光电致变色可视化生物传感的方法。

背景技术

众所周知，光电化学PEC反映的是光电活性材料在光照下的电化学行为。基于该原理，人们将待测物与PEC活性物质之间的物理、化学相互作用产生的光电响应变化的关系结合起来以对待测物浓度进行定量，此即为光电化学分析。由于这种分析方法是一种基于传统电化学的分析技术，灵敏度高、设备简单；以光用作激发信号，电信号作为检测信号；背景信号低，有较低检出限；在生物领域有非常大的潜力等诸多优势，吸引了越来越多的研究人员的关注。

比色法(colorimetry)通常是比较/测量有色物质或有色物质溶液颜色深度以对待测组分进行定性、定量的方法，且其具有诸如操作简单、肉眼可见和不需要昂贵或复杂的仪器等优势，已被广泛应用于环境污染监控、食品安全监测、生化分析以及疾病诊断等领域。随着纳米科技的不断发展，纳米材料因其优异的光学性质、良好的生物相容性、高的催化活性和易于表面功能化等优点，已经广泛应用于比色传感器的构建领域。这极大提高了比色传感检测的灵敏度和稳定性，为比色传感器的发展注入了新的活力。比色法的变色原理可有如下分类：染料分子构象变化；天然酶或模拟酶的酶促反应；金纳米粒子的聚集；电致变色反应等。其中电致变色则是由于电致变色材料在外加电场作用下通过得失电子发生氧化还原反应，从而引起了材料颜色的变化。其在电致变色显示、电致变色智能窗、汽车自动防眩目后视镜和电致变色眼镜、护目镜等方面得到了普遍应用。

众所周知，赭曲霉毒素A(OTA)是最常发现且危害最大的赭曲霉毒素，通常在谷物、咖啡、水果干以及红酒等产品中出现。它被视为一种致癌物质，并且因为其可以在肉类中积累而受到特别关注。因此，肉类和肉制品也可以被这种真菌毒素污染。目前包括欧盟在内，全球许多国家已经颁布了对这种毒素的法定限量。然而，传统的OTA检测方法，包括薄层色谱法(TLC)、酶联免疫法(ELISA)以及液相色谱串联质谱法，成本高，处理时间长，并且需要一定的操作技术和复杂的设备要求。因此，开发一种快速、简单、灵敏、操作简便的方法是非常有必要的。

发明内容

本发明旨在发明一种集操作简单、灵敏度高、选择性好、抗干扰能力强等优点为一体的基于比率原理的光电致变色可视化生物传感器应用于OTA的检测。

一种基于比率原理的光电致变色可视化生物传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备三维石墨烯负载钴-氮共掺杂二氧化钛纳米复合材料(Co-N-TiO₂/3DGH纳米复合材料)和普鲁士蓝PB溶液，备用；