[发明专利]三维纸基电化学比率计的制备方法

摘要

本发明公开了一种三维纸基电化学比率计的制备方法及所述的三维纸基比率计在锌离子检测中的应用。通过蜡打印技术在纸芯片上制备工作区，并借助丝网印刷技术，印制三电极，进而对工作区功能化，实现了亚甲基蓝和邻苯二胺两种电活性物质的双重信号放大，利用金属离子识别模拟酶链，断裂底物链，借助电化学工作站，实现Zn2+的高灵敏、便携式检测。

主权项

1.三维纸基电化学比率计的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1) 在计算机上利用AI软件设计比率型电化学纸芯片的疏水蜡批量打印图案；(2) 将比率型电化学纸芯片剪裁成A4大小的纸，利用蜡打印机将步骤(1)中设计的疏水蜡批量打印图案打印到A4纸上，随后将其放置到烘箱中加热直至蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水区域；(3) 采用丝网印刷的方法，将工作电极、参比电极、对电极印刷图案依次印刷到步骤(2)中所得纸上，其中右侧为工作区，上面印有工作电极，左侧为参比区，上面印有参比电极和对电极；(4) 对步骤（3）中亲水区域功能化，将修饰有Au纳米粒子‑铁卟啉金属有机框架材料的Zn2+的特异性DNA模拟酶链，定义为链1，固定在亲水区域，实现信号的第一次放大，随后用巯基己醇封锁活性位点；(5) 将一定浓度的亚甲基蓝修饰的Zn2+的底物链，定义为链2，其中至左向右，第十个碱基，也就是碱基A代表腺嘌呤核糖核苷酸，和进行滚环扩增的引物链，定义为链3，按一定比例混合在一起，然后加入到步骤（4）所得电极表面43 °C下反应3 h；(6) 将一定浓度的环形模板探针，定义为链4，以及T4连接酶加入到步骤（5）所得电极表面，室温下反应2 h，随后加入phi29 DNA连接酶、dNTP以及滚环扩增缓冲溶液的混合液，37 °C下反应1 h，随后用磷酸盐缓冲溶液冲洗电极表面，完成滚环扩增反应，以实现二次信号放大；(7) 将一定浓度的Zn2+加入到步骤（6）所得电极表面，混匀，室温下反应40 min；(8) 向步骤（7）所得电极表面滴加含有邻苯二胺和H2O2的磷酸盐缓冲溶液的电解液，连接电化学工作站，在‑0.8~0 V电位范围内，测定亚甲基蓝和邻苯二胺的电流强度；(9) 绘制邻苯二胺和亚甲基蓝电流强度比率的变化与Zn2+浓度关系曲线，完成Zn2+的测定；步骤（2）中所述的A4纸，其特征在于其为一级色谱纸；步骤（4）中所述亲水区域功能化，其特征在于：在纸芯片上生长石墨烯导电层，而后滴加壳聚糖溶液：向纸芯片表面三次重复滴加氧化石墨烯的溶液，室温下干燥后，将滴加有氧化石墨烯的纸芯片转移到浓度为0.1 M 的Na2SO4溶液中，0.9 V电位下，电还原氧化石墨烯，反应完成后将纸芯片取出，二次水清洗表面，再次室温下干燥即可获得生长有石墨烯的纸芯片，而后在纸芯片表面滴加2.0 μL的 0.5 mg mL‑1 的壳聚糖，室温下干燥40 min。