一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法及应用

摘要

本发明涉及一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法及应用，属于新型功能材料、生物传感检测技术领域。基于二氧化铈空心球良好的吸附性能，显著提高了生物传感器的灵敏度，对粮食中伏马毒素的检测具有重要的意义。

权利要求

1.一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）二氧化铈空心球的制备

将0.05 ~ 0.2 g七水合二氧化铈和0.89 ~ 0.356 g聚乙烯吡咯烷酮溶解在19 mL水中，随后加入0.5 ~ 2 mL的甲酰胺和0.05 ~ 0.2 mL的双氧水，搅拌30 min后，将上述混合溶液转移到反应釜中，在180℃下反应24 h，离心洗涤后干燥，得到二氧化铈空心球；

（2）二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体的制备

将1 mL的1 ~ 4 mg/mL二氧化铈空心球水溶液和1 mL的1 ~ 4 mg/mL亚甲基蓝溶液混合，震荡12 h后离心，加入含有0.4 ~ 1.6 mL的离子液体的浓度为10 mg/mL的壳聚糖溶液，继续震荡1 h，离心后重新分散在1 mL的水中，得到二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液；

所述壳聚糖为羧甲基壳聚糖，所述离子液体为1-丁基吡啶四氟硼酸盐；

（3）传感器的制备

1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对玻碳电极进行抛光，分别在超纯水和乙醇中超声清洗，氮气吹干；

2）在电极表面滴加6 μL浓度为1 ~ 2 mg/mL的二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液，干燥；

3）继续将6 µL浓度为5 ~ 20 µg/mL的伏马毒素抗体溶液滴加到修饰电极表面，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

4）用3 μL浓度为5 ~ 20 mg/mL的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

5）将6 μL浓度为0.0001 ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的伏马毒素抗原用于和抗体的特异性识别，室温下孵化1 h，清洗干净，于4℃冰箱中储存备用。

2.如权利要求1所述的制备方法制备的一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器对伏马毒素的检测方法，其特征在于，步骤如下：（1）使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，所制备的传感器为工作电极，在10 mL的pH值为6.8的磷酸盐缓冲溶液中进行测试；

（2）选择差分脉冲伏安法对伏马毒素抗原进行检测，选择在-0.6 ~ 0 V电压下进行扫描，记录电流变化；

（3）将待测样品溶液代替伏马毒素抗原标准溶液进行检测。

说明书

一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法

及应用

技术领域

[0001] 本发明一种二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法及应用。具体是采用具有良好吸附性能的二氧化铈空心球，制备一种检测粮食中伏马毒素的传感器，属于新型功能材料与生物传感检测技术领域。

背景技术

[0002] 在自然界中产生伏马毒素的真菌主要是串珠镰刀菌，其次是多育镰刀菌。这两种真菌广泛存在于各种粮食及其制品中，因此它们产生的伏马菌素容易污染粮食类农产品，尤其是玉米。研究发现，即使在干燥温暖的环境中，串珠镰刀菌是玉米中出现最频繁的菌种之一有报道指出，伏马菌素对人、畜不仅是一种促癌物，而且完全是一种致癌物。动物试验和流行病学资料已表明，伏马菌素主要损害肝肾功能，能引起马脑白质软化症和猪肺水肿等，并与我国和南非部分地区高发的食道癌有关，现已引起世界范围的广泛注意。

[0003] 目前生物传感器已经广泛用于各种真菌毒素的检测，因为生物传感器具有灵敏度高、选择性好、结构简单、操作简便、易于小型化、可连续、快速自动化检测分析等一系列优点。其中，由于无标记型传感器可以直接用于检测抗原抗体的识别过程并且避免了标记物带来的干扰，得到了更加广泛的关注。

[0004] 本发明将二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水修饰到玻碳电极表面，构建无标记型传感器。第一，二氧化铈空心球中具有良好的吸附性能，能够有效地负载大量亚甲基蓝，提供电化学信号；第二，壳聚糖能够有效的包覆二氧化铈空心球表面，以防止亚甲基蓝的泄漏；第三，离子液体能够提高电子在壳聚糖中的电子传递速率，加速亚甲基蓝和电极表面的电子转移。该方法在检测过程中产生了良好的电化学信号，可用于伏马毒素的分析。该方法具有成本低、灵敏度高、特异性好、检测快速等优点，而且制备过程较为简单，为目前有效检测伏马毒素提供了新途径。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一是基于二氧化铈空心球构建无标记型生物传感器。

[0006] 本发明的目的之二是将该无标记型生物传感器应用于伏马毒素的高灵敏、特异性检测。

[0007] 本发明的技术方案如下

[0008] 1. 一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法

[0009] （1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对玻碳电极进行抛光，分别在超纯水和乙醇中超声清洗，氮气吹干；

[0010] （2）在电极表面滴加6 μL浓度为1 ~ 2 mg/mL的二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液，干燥；

[0011] （3）继续将6 µL浓度为5 ~ 20 µg/mL的伏马毒素抗体溶液滴加到修饰电极表面，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0012] （4）用3 μL浓度为5 ~ 20 mg/mL的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0013] （5）将6 μL浓度为0.0001 ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的伏马毒素抗原用于和抗体的特异性识别，室温下孵化1 h，清洗干净，于4℃冰箱中储存备用。

[0014] 二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体的制备

[0015] 将0.05 ~ 0.2 g七水合二氧化铈和0.89 ~ 0.356 g聚乙烯吡咯烷酮溶解在19 mL水中，随后加入0.5 ~ 2 mL的甲酰胺和0.05 ~ 0.2 mL的双氧水，搅拌30 min后，将上述混合溶液转移到反应釜中，在180℃下反应24 h，离心洗涤后干燥，得到二氧化铈空心球；

[0016] 将1 mL的1 ~ 4 mg/mL二氧化铈空心球水溶液和1 mL的1 ~ 4 mg/mL亚甲基蓝溶液混合，震荡12 h后离心，加入含有0.4 ~ 1.6 mL的离子液体的浓度为10 mg/mL的壳聚糖溶液，继续震荡1 h，离心后重新分散在1 mL的水中，得到二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液；

[0017] 所述壳聚糖为羧甲基壳聚糖，所述离子液体为1-丁基吡啶四氟硼酸盐。

[0018] 伏马毒素的检测方法

[0019] （1）使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，所制备的传感器为工作电极，在10 mL的pH值为6.8的磷酸盐缓冲溶液中进行测试；

[0020] （2）选择差分脉冲伏安法对伏马毒素抗原进行检测，选择在-0.6 ~ 0 V电压下进行扫描，记录电流变化；

[0021] （3）将待测样品溶液代替伏马毒素抗原标准溶液进行检测。

[0022] 本发明的有益成果

[0023] （1）本发明采用二氧化铈空心球具有良好的吸附性能，能够负载大量的亚甲基蓝。

[0024] （2）本发明采用的壳聚糖能够有效包覆二氧化铈空心球，防止亚甲基蓝的泄漏。

[0025] （3）本发明采用的离子液体能够提高电子在壳聚糖中的电子传递速率，加速亚甲基蓝和电极表面的电子转移。

[0026] （4）本发明将制备的无标记型生物传感器用于伏马毒素的检测，检测限低，线性范围宽，可以实现简单、快速、灵敏和特异性检测。

具体实施方式

[0027] 实施例1 一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法[0028] （1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对玻碳电极进行抛光，分别在超纯水和乙醇中超声清洗，氮气吹干；

[0029] （2）在电极表面滴加6 μL浓度为1 mg/mL的二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液，干燥；

[0030] （3）继续将6 µL浓度为5 µg/mL的伏马毒素抗体溶液滴加到修饰电极表面，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0031] （4）用3 μL浓度为5 mg/mL的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0032] （5）将6 μL浓度为0.0001 ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的伏马毒素抗原用于和抗体的特异性识别，室温下孵化1 h，清洗干净，于4℃冰箱中储存备用。

[0033] 实施例2 一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法[0034] （1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对玻碳电极进行抛光，分别在超纯水和乙醇中超声清洗，氮气吹干；

[0035] （2）在电极表面滴加6 μL浓度为1.5 mg/mL的二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液，干燥；

[0036] （3）继续将6 µL浓度为10 µg/mL的伏马毒素抗体溶液滴加到修饰电极表面，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0037] （4）用3 μL浓度为10 mg/mL的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0038] （5）将6 μL浓度为0.0001 ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的伏马毒素抗原用于和抗体的特异性识别，室温下孵化1 h，清洗干净，于4℃冰箱中储存备用。

[0039] 实施例3 一种基于二氧化铈空心球构建的伏马毒素传感器的制备方法[0040] （1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对玻碳电极进行抛光，分别在超纯水和乙醇中超声清洗，氮气吹干；

[0041] （2）在电极表面滴加6 μL浓度为2 mg/mL的二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液，干燥；

[0042] （3）继续将6 µL浓度为20 µg/mL的伏马毒素抗体溶液滴加到修饰电极表面，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0043] （4）用3 μL浓度为20 mg/mL的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4℃冰箱中孵化1 h，清洗干净；

[0044] （5）将6 μL浓度为0.0001 ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的伏马毒素抗原用于和抗体的特异性识别，室温下孵化1 h，清洗干净，于4℃冰箱中储存备用。

[0045] 实施例4 二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体的制备

[0046] 将0.05 g七水合二氧化铈和0.89 g聚乙烯吡咯烷酮溶解在19 mL水中，随后加入0.5 mL的甲酰胺和0.05 mL的双氧水，搅拌30 min后，将上述混合溶液转移到反应釜中，在
180℃下反应24 h，离心洗涤后干燥，得到二氧化铈空心球；

[0047] 将1 mL的1 mg/mL二氧化铈空心球水溶液和1 mL的1 mg/mL亚甲基蓝溶液混合，震荡12 h后离心，加入含有0.4 mL的离子液体的浓度为10 mg/mL的壳聚糖溶液，继续震荡1 h，离心后重新分散在1 mL的水中，得到二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体水溶液；

[0048] 所述壳聚糖为羧甲基壳聚糖，所述离子液体为1-丁基吡啶四氟硼酸盐。

[0049] 实施例5 二氧化铈空心球-亚甲基蓝-壳聚糖-离子液体的制备

[0050] 将0.1 g七水合二氧化铈和0.178 g聚乙烯吡咯烷酮溶解在19 mL水中，随后加入1 mL的甲酰胺和0.1 mL的双氧水，搅拌30 min后，将上述混合溶液转移到反应釜中，在180℃下反应24 h，离心洗涤后干燥，得到二氧化铈空心球；

[0051] 将1 mL的2 mg/mL二氧化铈空心球水溶液和1 mL的2 mg/mL亚甲基蓝溶液混合，震荡12 h后离心，加入含有0.8 mL的离子液体的浓度为10 mg/mL的壳聚糖溶液，继续震荡1