[发明专利]一种基于特异性适配体的密封纸基铅离子传感器

说明书

本发明公开了一种基于特异性适配体的密封纸基铅离子传感器。利用蜡打印技术在纸上制备亲疏水性不同的分区，包括保护区域、检测区域、电极区域及入口通道。利用抛光打磨使丝网印刷电极表面光滑，进而降低检测噪音。基于原位生长金纳米颗粒、二次打蜡、适配体修饰等多种方法对不同区域进行功能化，采用简单快速的超声还原法制备催化性能优异的杨梅状纳米铂，其与对铅离子特异性识别的适配体联用，借助塑封技术实现密封，降低背景信号，结合电致化学发光技术实现对铅离子的超灵敏检测，该器件制作成本低、尺寸小，适用于即时检测领域。

技术领域

本发明涉及一种基于特异性适配体的密封纸基铅离子传感器，属于铅离子的检测技术领域。

背景技术

铅离子是环境中重要的有毒重金属离子污染物，铅进入体内会扰乱酶的正常运转，导致神经、心血管、生殖和发育障碍，影响神经系统发育，损坏大脑及肾脏健康。由于电池的大量使用、不及时的回收处置导致许多电池随意丢弃在环境中，造成水体、土壤等的铅污染，及时检测环境中的铅对于人类健康、儿童健康发育非常重要。因此，对铅离子浓度的分析与检测对人体健康和环境保护有着重要意义。

目前检测铅离子的标准技术有原子吸收光谱法、荧光光谱法、分子印迹法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等，虽然上述方法选择性好、检测范围宽、灵敏度高，但需要高昂设备复杂操作，另外，上述方法测定周期长，分析过程较为复杂，无法实现铅离子样品的现场测定。目前基于电化学、电致化学发光手段发展出诸多检测技术，例如免疫分析法，但其对环境要求较高，增加检测成本，限制其应用和发展。

微流控纸基传感器作为分析设备，利用纸基的毛细作用可实现无动力进样，并且具有易设计改性、制作过程简单、成本低、便携、生物相容性好和可降解等优点，目前引起研究人员的广泛关注，与多种分析技术联用，可以应用于环境监测、疾病诊断等领域。电致化学发光具有高灵敏、快响应、简单操作等特点，基于此分析方法利用特异性DNA链识别铅离子，通过贵金属铂纳米材料的催化作用放大电致化学发光信号。将塑封技术与微流控纸基传感器结合，减少外界环境的干扰，进一步提高了设备的检测灵敏度。

发明内容

针对目前存在的上述问题，本发明提供了一种灵敏度高、成本低廉、操作简便、环境友好的密封纸基铅离子电致化学发光传感器，该传感器的制作方法为：

(1) 在计算机上利用Adobe Illustrator CS4软件设计一个多区域多次疏水蜡打印图案，式样如附图1所示，并利用喷蜡打印机将第一层图案批量打印到裁剪为A4尺寸的纸上，随后将其在加热板上加热至蜡融化并渗透至纸的背面，形成多维度疏水结构，借助折纸技术构筑纸基传感器；该密封纸基传感器包括四个蜡打印疏水区域分别是：区域A为保护区域，区域B为检测区域，区域C为电极区域，区域D为入口通道，各区域间预留有狭长空白区域以供折叠，其中入口通道区域被疏水蜡包围防止液体外渗，入口通道与电极区域联用辅助液体流动进入，同时入口通道可避免三电极体系直接接触发生短路，保护区域防止密封步骤破坏检测区域；

(2) 本发明所述的一种基于特异性适配体的密封纸基铅离子传感器中纸基器件的总宽度为65-80 mm，总长度为75-95 mm，每张A4尺寸的纸可以打印至多8个纸基传感器图案；其中保护区域宽度为20-25 mm长度为8-13 mm；检测区域宽度为20-25 mm长度为35-40mm，检测区域包括亲水圆形部分直径为5-7 mm，及亲水矩形部分宽度为4-6 mm长度为15-20mm；电极区域宽度为35-40 mm长度为30-40 mm，包括单层疏水矩形部分宽度为3-6 mm长度为14-18 mm，及亲水圆形部分直径为6-8 mm；入口通道区域宽度为30-35 mm长度为30-40mm，包括矩形部分宽度为3-6 mm长度为14-18 mm，及圆形部分直径为6-8 mm；