[发明专利]一种检测·OH的玻璃纳米孔传感器及其制备和应用

说明书

本发明属于玻璃纳米孔的传感检测技术领域，具体涉及一种检测·OH的玻璃纳米孔传感器及其制备和基于离子整流原理的电化学分析方法。本发明所述纳米孔传感器的方法包括：首先利用拉制仪拉制出玻璃锥形纳米孔，然后在纳米孔内壁均匀镀上一层金膜，最后通过Au‑S键的强相互作用和酰胺反应，依次在金膜上修饰半胱胺分子和原卟啉分子，最终得到功能化的玻璃纳米孔传感器。本发明还提供了一种由所述玻璃纳米孔传感器检测·OH的方法。本发明的工艺流程简单，无需昂贵的试剂和大型仪器，能在复杂体系中实现对·OH的高选择性，高灵敏度的快速响应，为食品安全、医疗卫生、环境监测等领域内·OH的检测，提供了便携高效的检测平台和方法设计。

技术领域

本发明属于玻璃纳米孔的传感检测技术领域，具体涉及一种检测羟基自由基(·OH)的玻璃纳米孔传感器及其制备和基于离子整流原理对·OH的电化学分析方法。

背景技术

玻璃纳米孔是使用拉制仪拉制玻璃毛细管，形成的纳米尺度的尖端，纳米孔尖端处的开口形状和孔径大小可以通过给拉制仪设置不同的加热温度，速度，延迟时间，拉力值等参数进行调节。将制备好的纳米孔置于电化学工作站内搭建三电极体系，给纳米孔施加一个对称的电压，将会得到非对称的电流，此I-V曲线称为离子电流整流现象(ICR)。研究发现，在扫描速率，电压极性，电解质浓度，溶液pH等条件不变时，离子整流的程度和方向取决于纳米孔内壁的表面电荷密度。当体系中的目标分子进入纳米孔，与内壁上的修饰层发生作用时，纳米孔内壁表面电荷的种类和数量会发生相应改变，表面电荷的改变会通过整流曲线体现出来，分析整流曲线响应信号的差别，可以得到很多有价值的信息，这就是使用单个玻璃纳米孔作为分析检测平台，实现对目标分子传感检测的基本原理。玻璃纳米孔制备简单，可重复性强，修饰后的纳米孔生物相容性好，易于功能化，这些优势为玻璃纳米孔在生物传感分析中的应用开辟了极为广阔的空间。

·OH作为活性氧家族的重要成员，是生命体内重要的氧代谢产物和信号传导介质，低浓度的·OH维持着正常的体内平衡，然而，较高浓度的·OH会对体内几乎所有种类的生物分子构成伤害，包括碳水化合物、核酸、脂质，氨基酸等，进而诱发一系列活性氧相关疾病，例如恶性肿瘤，阿尔兹海默症等神经退行性疾病。因此，在单细胞水平上检测·OH的意义重大。但·OH的反应活性高，稳定性差(平均寿命只有10^-6s)，在细胞内的稳态浓度极低，且细胞内还同时存在着多种氧化物和抗氧化物的干扰。

传统的检测·OH的方法主要有电子自旋共振法、色谱法、荧光法等，但极少能够在单个活细胞内实现无损检测，即使目前一些荧光探针的检测极限达到了单细胞水平，但关于·OH的荧光探针普遍存在探针合成困难，检测选择性低，背景信号高，细胞毒性强，光稳定性差等局限。这些挑战使得生命体内·OH的检测技术难以取得实质性突破。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种检测·OH的新方法，通过在纳米孔内壁构筑功能化的传感材料，可采用微型化设备实现对·OH的高准确度，高灵敏度，高选择性，快速响应。

本发明提供的检测·OH的玻璃纳米孔传感器的制备方法，具体步骤为：

(1)对玻璃管用拉制仪拉制，形成玻璃纳米孔。

(2)在步骤(1)得到的纳米孔内壁均匀镀上一层金膜。

(3)在步骤(2)的基础上，通过Au-S键的强相互作用，在已镀金膜的纳米孔内壁修饰上半胱胺分子。

(4)在步骤(3)的基础上，利用酰胺反应，将原卟啉分子共价连接到半胱胺上，获得内壁功能化的玻璃纳米孔传感器。

本发明步骤(1)中，所述玻璃管(尺寸)外径1.0mm～1.2mm，优选1.0mm；内径0.5mm～0.9mm，优选0.78mm；内置引流管的毛细管。

本发明步骤(1)中，所述毛细管的材质为石英毛细管或硼硅酸盐毛细管；优选为硼硅酸盐毛细管。