[发明专利]一种共价有机骨架材料原位修饰电极及电化学生物传感器

说明书

本发明公开了一种共价有机骨架材料原位修饰电极及电化学生物传感器，属于电化学检测领域。本发明以ABA和En作为连接体，在玻碳电极表面原位生长共价有机骨架材料TpBD，从而构建得到原位共价修饰TpBD的电极，并通过引入磁性纳米粒子作为信号探针载体，基于适体和黄曲霉毒素M1之间的特异性结合作用，以制备的TpBD键合的玻璃碳电极作为工作电极，构建电化学生物传感器。本发明电化学生物传感器能够高选择性和高灵敏测定黄曲霉毒素M1，检测限为0.15ng/mL，且具有良好的稳定性，在室温下保存15天后，仍可保留初始信号的76％，可广泛应用在电化学领域中。

技术领域

本发明属于电化学检测领域，具体涉及一种共价有机骨架材料原位修饰电极及电化学生物传感器。

背景技术

COFs是由C、H、O、N、B、Si等轻质元素组成的有机构成单元通过强烈的共价键连接形成的结晶多孔有机骨架材料。自从其在2005年被首次合成以来，作为一种新型多孔纳米材料，由于其卓越的物理和化学特性，如低密度、高热稳定性和化学稳定性、高机械强度、孔径可调及大的π-π共轭体系，在气体储存、催化、吸附、分离及光电传感等领域表现出超好的应用性能，且在生物医学平台，包括药物传递、杀菌、生物成像、治疗等极具发展前景。

近年来，COFs作为一种电极材料在电化学领域的应用逐渐引起了关注。如Zhang等将TAPB-DMTP-COFs@金纳米粒子复合物滴涂在电极表面，并以壳聚糖为固定剂将复合物固定在电极表面，构建了一种电化学传感器用于检测绿原酸；Zhang等在TB-Au-COFs(TB为电子介体甲苯胺蓝)表面修饰心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTnⅠ)抗体并作为信号放大分子，将其滴涂在孵育有cTnⅠ抗体-cTnⅠ的电极表面，构建了电化学免疫传感器，用于对cTnⅠ的灵敏检测。

然而目前COFs在电化学传感器中的应用都是采用滴涂的方式固定在电极表面，这种方法的缺点是对吸附材料的量的控制受到局限，并且稳定性差，容易造成COFs材料的脱落，这极大地降低了传感器的稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过特定方法在电极表面原位生长共价有机骨架材料TpBD，并通过引入磁分离过程，制备了一种用于检测乳制品中黄曲霉毒素M1的电化学生物传感器。

本发明的第一个目的是提供一种电化学生物传感器，所述电化学生物传感器的制备方法包括如下步骤：

(1)制备工作电极：

电极预处理：预先利用氧化铝粉末对玻碳电极(GCE)进行抛光，然后进行超声清洗；将处理好的电极置于对氨基苯甲酸缓冲液中进行电聚合，结束后将其放置于乙二胺溶液中，得到表面修饰有氨基的玻碳电极；

电极表面原位生长TpBD：将表面修饰有氨基的工作电极置于含1,3,5-三醛基间苯三酚(Tp)的溶液中，室温反应1-2h后取出电极，清洗除去游离的Tp单体，得到修饰有单体Tp的电极(记为Tp-GCE)；然后将所得Tp-GCE置于含有1,3,5-三醛基间苯三酚(Tp)和联苯胺(BD)的溶液中，室温下进行反应，得到表面键合有共价有机骨架材料TpBD的玻碳电极(记为TpBD-GCE)；

(2)制备信号探针修饰的磁纳米粒子：首先将羧基化磁纳米粒子活化，然后加入氨基修饰的目标物质相应的适配体，基于羧基与氨基间的作用将适配体链修饰在磁珠上，磁分离后，加入修饰有电活性分子二茂铁的信号探针，根据碱基互补配对原则，将信号探针结合在适配体链上，得到含有信号探针/适配体/磁纳米粒子复合物的溶液；

(3)向步骤(2)所得的信号探针/适配体/磁纳米粒子复合物溶液中加入目标物质样品，目标物质与适配体结合而将信号探针竞争下来；

(4)将步骤(1)所得的TpBD-GCE工作电极浸入到步骤(3)的溶液中，形成电化学生物传感器。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的氧化铝为0.3和/或0.05μm的氧化铝粉末。