一種基于原位生成硫化鎘檢測地塞米松光電化學傳感器的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于原位生成硫化鎘檢測地塞米松光電化學傳感器的制備方法，具體是采用羧基化氮化碳和硫化鉍作為基底材料，鎘離子功能化的二氧化鈦作為抗體標記物，制備一種檢測地塞米松的光電化學傳感器，屬于新型功能材料與生物傳感檢測技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，獸藥在畜禽肉品中的殘留較為嚴重。地塞米松是一種人工合成的腎上腺皮質激素類藥物，具有抗炎、抗過敏和抗休克等作用。但是其在動物性食品中的殘留，不僅會對人體健康造成直接危害，而且也對畜牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成極大危害。長期食用含獸藥殘留的食品，會造成獸藥在體內(nèi)蓄積，當其濃度達到一定量時，就會使人體產(chǎn)生多種急性或慢性中毒，能擾亂體內(nèi)激素分泌，降低機體免疫力，造成肌肉萎縮無力，骨質疏松和生長遲緩等直接危害，而且還會出現(xiàn)發(fā)熱，精神沉郁，食欲不振，血糖和血壓下降等癥狀。因此，世界各國嚴格禁止將地塞米松作為生長激素使用，同時普遍限制此藥用于動物源性食品，并提出了嚴格的限量要求。因此，建立一種快速、準確地檢測地塞米松殘留量的分析方法非常必要。
[0003]監(jiān)測是保證食品安全的重要環(huán)節(jié)，因此建立一種快速、簡便、靈敏的檢測方法十分重要。目前國內(nèi)外對地塞米松的分析方法主要包括氣相色譜-質譜聯(lián)用技術、高效液相色譜法等。但是，這些檢測方法多數(shù)存在樣品前處理復雜、操作繁瑣、所需樣品用量大、耗時長等問題，一定程度上不能很好地滿足定量分析的需求。因此，為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種快速、簡單準確、靈敏度和選擇性高的光電化學免疫分析方法進行檢測。
[0004]光電化學傳感器是基于物質的光電轉換特性來確定待測物濃度的一類檢測裝置。光電化學檢測方法具有設備簡單、靈敏度高、易于微型化的特點，已經(jīng)發(fā)展成為一種極具應用潛力的分析方法，在食品、環(huán)境、醫(yī)藥等領域具有廣闊的應用前景。
[0005]本實驗成功構建了在可見光激發(fā)下檢測地塞米松的競爭型光電化學免疫傳感器。該傳感器以羧基化氮化碳和硫化鉍納米棒為基底，利用鎘離子功能化的多孔二氧化鈦納米顆粒標記地塞米松抗體，通過滴加硫化鈉原位生成窄帶系半導體硫化鎘作為信號放大材料。本發(fā)明制備的基于原位生成硫化鎘的競爭型光電化學傳感器，具有低成本、高靈敏、特異性好、快速檢測、易于制備等優(yōu)點，實現(xiàn)了在可見光區(qū)域對地塞米松的快速、高靈敏檢測，有效克服了目前地塞米松檢測方法的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是利用導電性好、比表面積大、能帶匹配好的氮化碳和硫化鉍作為抗原捕獲基底，制備了一種靈敏度高、特異性強、檢測速度快的光電化學傳感器。
[0007]本發(fā)明的目的之二是通過原位生成的窄帶隙硫化鎘與二氧化鈦之間良好的能帶匹配，實現(xiàn)了在可見光區(qū)域對藥物類激素地塞米松超靈敏檢測的目的。
[0008]本發(fā)明的技術方案如下:
1.一種基于原位生成硫化鎘用于檢測地塞米松光電化學傳感器的制備方法
(1)羧基化氮化碳納米片的制備
在陶瓷坩禍中加入5 g的三聚氰胺于馬弗爐中500~600 °C煅燒3~5 h，冷卻至室溫，取0.5-2.0 g的氮化碳加入50-200 mL、2.5-10 mol/L的硝酸水溶液中于120-130 °C回流20-28 h，冷卻至室溫后，回流產(chǎn)物用超純水離心洗滌，30~40 °(:真空干燥10~14 h ；
(2)硫化祕納米棒的制備
1.0-3.0 g的硝酸鉍溶解于10~50 mL乙二醇中，通氮氣15 min，得溶液A，0.7-2.8 g的硫化鈉溶解于5~20 mL乙二醇和10~40 mL超純水混合液中，均勻攪拌15 min后，得溶液B，所得溶液B在磁力攪拌下逐滴加入溶液A中，得溶液C，再將1.0-3.0 g尿素和5~20 mL超純水加入混合液C中攪拌15~60 min，混合液轉入反應釜中160~200 °C下反應20~28 h，降至室溫后，抽真空過濾收集，然后依次用無水乙醇和超純水各離心洗滌3次，真空60 V干燥；
(3)光電化學傳感器的制備
1)將導電玻璃依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗，氮氣吹干；
2)分別取6μ?、2~8 mg/mL羧基化氮化碳溶液和6 μ?、2~8 mg/mL硫化鉍溶液依次滴加到ΙΤ0導電玻璃的導電面，室溫下晾干，馬弗爐中300~500 °C煅燒15~60 min，冷卻至室溫;
3)在修飾電極表面滴加質量分數(shù)為0.01%~0.1%的殼聚糖溶液，依次用0.01 mol/L氫氧化鈉溶液和超純水沖洗電極表面，室溫下自然晾干成膜；
4)滴加20PL、質量分數(shù)為2.5%~10%的戊二醛，超純水清洗，室溫下自然晾干；
5)滴加6μ?、5~20 Pg/mL的地塞米松半抗原于修飾電極表面，超純水沖洗電極表面，4°C冰箱中晾干；
6)滴加3PL、質量分數(shù)為1%~3%的牛血清白蛋白溶液，以此封閉電極表面上非特異性活性位點，超純水沖洗電極表面，4 °C冰箱中晾干；
7)滴加6μ?、5 pg/mL~50 ng/mL地塞米松抗原和鎘離子功能化二氧化鈦抗體孵化物的混合溶液，超純水沖洗電極表面，4 °(:冰箱中自然晾干，制得一種檢測地塞米松的光電化學傳感器。
[0009]2.鎘離子功能化二氧化鈦抗體孵化物的制備
(1)0.01-0.04 mol鈦酸四丁酯溶解于15~60 mL乙醇中，加入5~20 mL水，磁力攪拌100?140 min ；
(2)將混合溶液轉移至高壓反應釜中，100~300°C溫度下反應10~14 h ;
(3)所得產(chǎn)物用超純水和乙醇各離心洗滌3次，80°C下真空干燥11~15 h，制得多孔二氧化鈦納米顆粒；
(4)將制得的10~30mg 二氧化鈦加入至50 mL、5~20 mmol硝酸鎘溶液中，超聲2 min,50 °(:水浴振蕩1~4 h，離心水洗；
(5)將7~20mg鎘離子功能化的二氧化鈦納米顆粒分散在7.5 mL、1-4 mg/mL聚丙稀胺鹽酸鹽溶液中，攪拌1 h ； (6)加入100~400μ?、質量分數(shù)為1%~ 5%的戊二醛，震蕩2 h ；
(7)將所得溶液離心洗滌，用pH7.0的PBS分散，加入100 μ?,50-200 μ g/mL地塞米松抗體震蕩20 h，離心洗去多余抗體，分散在2 mL含質量分數(shù)為0.5% -2% BSA的pH 7.0的PBS溶液里，于4 °C冰箱中儲存以備用。
[0010]3.地塞米松的檢測
(1)在所制備的光電化學傳感器電極表面，滴加6 μ?、0.1-0.7 mol/L的硫化鈉溶液，放置 30-50 min ；
(2 )使用電化學工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，制備的ΙΤ0修飾電極為工作電極，在10 mL、pH 6.0-8.0的PBS，0.05-0.2 mol/L的抗壞血酸緩沖溶液中進行測試；
(3)用時間-電流法對地塞米松標準溶液進行檢測，設置電壓為-0.1-0.1 V，運行時間100 S，光源波長為405~450 nm ；
(4)背景電流趨于穩(wěn)定后，每隔20s開燈持續(xù)照射10 s，記錄光電流，繪制工作曲線； (5 )將待測的地塞米松樣品溶液代替地塞米松標準溶液進行檢測。
[0011]本發(fā)明的有益成果
(1)該發(fā)明采用在電極表面直接滴加硫化鈉原位生成窄帶隙的硫化鎘半導體納米材料，成本低、操作方法簡單，使電極修飾更加均勻。
[0012](2)電極表面原位生成的硫化鎘與作為地塞米松載體的二氧化鈦具有良好的能帶匹配，有效的提高了硫化鎘的光電轉換效率，使制備的該傳感器實現(xiàn)了對地塞米松的超靈敏檢測。
[0013](3) g_C3N4與Bi 2S3能帶匹配好，有利于光生電子空穴對分離，提高了光電流相應，使得各電極基底材料信號穩(wěn)定，提高準確度。
[0014](4)本發(fā)明利用抗原、抗體之間的免疫反應，提高了檢測方法的特異性。
[0015](5)本發(fā)明制備的競爭型光電化學免疫傳感器，用于地塞米松的檢測，響應時間短，檢測限低，線性范圍寬，穩(wěn)定性好，可以實現(xiàn)簡單、快速、高靈敏和特異性檢測。本發(fā)明對地塞米松抗原檢測線性范圍為5 pg/mL ~ 50 ng/mL，檢測限達到2 pg/mL。
具體實施方案
[0016]實施例1光電化學傳感器的制備
(1)羧基化氮化碳納米片的制備
在陶瓷坩禍中加入5 g的三聚氰胺于馬弗爐中500 °C煅燒3 h，冷卻至室溫，取0.5 g的氮化碳加入50、2.5 mol/