[发明专利]一种基于适配体的重金属镉电化学传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于适配体的重金属镉电化学传感器及其制备方法，该传感器首先基于电沉积的方法，在导电玻璃(ITO)表面修饰花状纳米金，以增加传感器比表面积和导电速率，同时基于Au‑S键合作用，在ITO表面连接上巯基化修饰的镉离子适配体，构建镉离子电化学检测传感界面，通过计时电量法计算得到镉离子的吸附量。

技术领域

本发明涉及电化学传感器及其制法，具体为一种基于适配体的重金属镉电化学传感器及其制备方法。

背景技术

镉是一种银白色的重金属，广泛应用于各种工业活动中，如可用来减缓核反应堆内链式裂变反应速率，可用于钢、铁、铜等金属的电镀防腐，可用于制造电容量大体积小的电池，还大量用于制备颜料和荧光粉，镉的化合物还可用于制造光电池。镉的毒性大，工业排出含镉的废水，能够污染河水及农田，被各种鱼虾蟹等水产品以及蔬菜稻米等农作物吸收后，很容易通过食物链转移到人的体内，受镉污染的空气也可通过呼吸道进入人体，蓄积在肝脏和肾脏中，严重危害人体的健康。日本曾因镉中毒而出现“痛痛病”(肾功能不全所引起的骨骼生长代谢受阻)。因此，重金属镉的简单、快速、高灵敏、高选择性检测具有十分重要的意义。

用于检测二价镉离子的传统方法主要有石墨炉原子吸收光谱法、原子吸收光谱法、比色法、原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法以及高校液相色谱法。虽然这些方法的精确度都比较高，但是也有明显的缺点，比如需要昂贵的仪器设备、样品处理比较复杂需要专人操作等不适合实时快速检测。因此，开发一种简单快速高灵敏镉离子检测策略具有重要的意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于适配体的重金属镉电化学传感器，检测速度快且具有很高的灵敏度。本发明另一个目的是提供该传感器的制备方法。

技术方案：本发明所述的基于适配体的重金属镉电化学传感器，首先基于电沉积的方法，在导电玻璃ITO表面修饰花状纳米金，以增加传感器比表面积和导电速率，同时基于Au-S键合作用，在ITO表面连接上巯基化修饰的镉离子适配体，构建镉离子电化学检测传感界面，通过计时电量法计算得到镉离子的吸附量。

所述的基于适配体的组胺电化学传感器，所述的镉离子适配体为：

5’-HS-(CH₂)₆-GGACTGTTGTGGTATTATTTTTGGTTGTGCAGTATG-3’。

所述的基于适配体的重金属镉电化学传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)恒电位电沉积制备花状纳米金修饰电极AuNFs/ITO；

(2)制备适配体/AuNFs/ITO传感器。

所述的制备方法，步骤(1)是将导电玻璃ITO用丙酮、乙醇和超纯水依次超声清洗以除去表面污染物，然后在HAuCl₄的水溶液中进行电沉积，沉积之前通N₂除去溶解氧，制得花状纳米金修饰电极AuNFs/ITO。

所述的制备方法，步骤(2)是AuNFs/ITO超纯水洗净后，N₂吹干，置于含有适配体的Tris-acetate缓冲液中室温下避光孵育，巯基修饰的适配体通过Au-S键合作用自组装到AuNFs/ITO表面，然后置于MCH溶液中浸泡以除去非特异性吸附活性位点，制备的适配体/AuNFs/ITO分别用PB缓冲液和超纯水润洗后，置于PB缓冲液中保存待用。

本发明所述的基于适配体的电化学传感器，可实现对二价镉离子的简单、高灵敏、高选择性快速检测。本发明通过适配体对镉离子的特异性识别，镉离子浓度越高，被吸附到电极表面的金属阳离子Cd²⁺也越多，二价镉离子的吸附量可以通过计时电量法(CC)间接测量。由于适配体对镉离子的特异性识别，使得该传感器具有良好的选择性；花状纳米金增加传感界面的比表面积及电子转移速率，放大了电化学信号，使得该传感器具有很高的灵敏度，具体检测原理示意如图1。