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    光電化學適體傳感器測定土霉素測定(博迅干燥

    返回列表 來源:未知 發布日期:2019-11-19 10:27【

    土霉素( OTC) 是一種四環素類抗生素,能有效抑制致病微生物感染以及細菌生長繁殖,因其抗菌 性好、成本低,在醫療衛生、農業、畜牧業和水產養殖業中得到了廣泛應用。但長期使用抗生素會造 成其殘留量增多和在環境中的累積,增強細菌、病毒的耐藥性,易引發公共安全等問題。因此, 發展簡單、快速、靈敏、低成本的抗生素檢測方法對環境監測、疾病預防具有重要意義。

    1 實驗部分

    1. 1 材料與儀器

    石墨粉( 青島富潤達石墨有限公司) ; 土霉素( OTC) 、金霉素、四環素( 純度大于 98%,上海泰坦科技股 份有限公司) ; 鈦酸正丁酯( 分析純) 、90%( 脫乙酰基) 殼聚糖( Chitosan,CHIT) 、25%戊二醛( GA) 購自國藥 集團化學試劑有限公司; 三羥甲基氨基甲烷( 純度大于 99%) 、牛血清白蛋白( 純度大于 96%,BSA) 購自上 海麥克林生化科技有限公司; 氨基標記的 OTC 適配體序列( 5-NH2-( CH2 ) 6-GGA ATT CGC TAG CAG GTT GAC GTT GAC GCT GGTGCC CGG TTG TGG TGC GAG TGT TGT GTG GAT CCG AGC TCC ACG TG-3) 由生工生 物工程( 上海) 股份有限公司合成。其它試劑均為市售分析純,實驗用水為18. 2 MΩ·cm 的超純水。 CHI600D 電化學工作站( 北京華科普天科技責任有限公司) ; KQ5200V 超聲波清洗儀( 昆山市超聲 儀器有限公司) ; TGL - 20M 臺式高速冷凍離心機( 上海盧湘儀離心機儀器有限公司) ; 博迅GZX-9030MBE 電熱鼓風干燥箱( 上海博迅實業公司醫療設備廠) ; DF - 101S 集熱式恒溫磁力攪拌器( 上海梅香儀器有 限公司) ; SU8010 日立高分辨場發射掃描電鏡( 日本株式會社公司) ; Nexus470 傅里葉變換紅外光譜儀 ( Nicolet 公司) ; HSX - F /UV300 氙燈光源( 北京紐比特科技有限公司) 。

    1. 2 標準溶液的配制

    1. 2. 1 土霉素溶液

    稱取適量 OTC 用 PBS 緩沖液( 0. 1 mol /L KH2PO4 - 0. 1 mol /L Na2HPO4 ) 溶解定 容,配成 0. 01 mol /L OTC 溶液作為母液,于 - 20 ℃ 避光保存。所需不同濃度的 OTC 以此逐級稀釋, 于 4 ℃冰箱保存。

    1. 2. 2 土霉素適配體( OTC - aptamer) 溶液

    將所購 OTC - aptamer( 100 mmol /L NaCl,20 mmol /L Tris - HCl,5 mmol /L KCl,1 mmol /L CaCl2,2 mmol /L MgCl2 ) 的鏈序列 1 OD,在 12 000 r/m 下離心, 加入適當體積緩沖液配成 100 μmol /L 的貯存液,于 - 20 ℃冰箱保存。用 Tris - HCl 緩沖液將貯存液稀 釋至 1. 5 μmol /L,于 4 ℃冰箱保存。使用前,在 95 ℃加熱 5 min 后進行淬火,自然冷卻至室溫。

    1. 3 傳感界面的構建

    1. 3. 1 氧化石墨的制備

    采用常規的 Hummers 法制備氧化石墨: 在適量濃 H2 SO4、NaNO3 和石墨 粉存在下,緩慢加入 KMnO4,攪拌反應一段時間后,加入一定量的 30% H2O2 除去未反應的 KMnO4, 離心得到沉淀物,用 5% 稀鹽酸洗滌、離心多次,至濾液中不能檢出 SO2 - 4 ,將沉淀物放入透析袋中, 在水中透析至 pH 值接近中性。將產物放入 60 ℃烘箱中干燥,得到氧化石墨。

    1. 3. 2 FTO 導電玻璃的清洗

    將 FTO 導電玻璃依次在丙酮、無水乙醇和水中各超聲清洗 15 min 后, 在烘箱中烘干。

    1. 3. 3 TiO2 /FTO 導電玻璃電極的制備( TiO2 /FTO)

    先用水熱法制備納米 TiO2,即在 100 mL 燒杯 中加入 30 mL 水,再加入 30 mL 濃鹽酸,攪拌條件下緩慢加入 1 mL 鈦酸正丁酯,攪拌 30 min 后得到 混合液。量取適量混合液倒入反應釜中,將烘干的 FTO 導電面朝下插入有混合液的反應釜中,蓋緊, 放入160 ℃干燥箱中,反應6 h。樣品自然冷卻后,用水清洗玻璃,再放入450 ℃馬弗爐中恒溫3 h 后, 即得到 TiO2 /FTO 導電玻璃電極。

    1. 3. 4 TiO2 - 石墨烯/FTO 納米復合電極( TiO2 - rGO/FTO) 的制備

    將 100 mg 氧化石墨分散于 300 mL 水中,超聲分散 2 h,得到氧化石墨烯( GO) ,并以此作為工作液; 用玻璃刀將 TiO2 /FTO 導電玻璃 切成 1 cm × 1 cm,以其作為工作電極,鉑絲為對電極,飽和甘汞電極為參比電極,采用循環伏安法( 掃描范圍為 - 2. 5 ~ 2. 5 V,掃描速率為 50 mV·s - 1 ) 進行電化學還原,經適當時間后,取出工作電極, 用水沖洗并吹干,即得到 TiO2 - rGO/FTO 納米復合電極。

    1. 3. 5 土霉素適配體的固定化修飾

    在 TiO2 - rGO/FTO 納米復合材料電極表面滴涂 90 μL 殼聚糖溶 液,在空氣中干燥過夜成膜,用水清洗吹干后,將 50 μL 稀釋的戊二醛溶液( 2. 5% ) 滴涂至修飾電極表 面,室溫下放置 1 h。清洗并干燥后,滴涂50 μL 1 μmol /L 的 OTC 適配體,在4 ℃冰箱中放置12 h 后, 用 PBS 緩沖液洗去未反應的 OTC 適配體,滴加 50 μL BSA 在 37 ℃反應 1 h,封閉殘留位點,經 PBS 緩 沖液沖洗后,即得到土霉素適配體修飾的 TiO2 /石墨烯復合材料電極( Aptamer/TiO2 - rGO/FTO) 。

    1. 4 OTC 的檢測

    將制備好的傳感界面( Aptamer/TiO2 - rGO/FTO) 與 50 μL 不同濃度 OTC 溶液( 0. 1 mol /L PBS,pH 7. 4) 在 60 ℃下反應 1 h 后,用水清洗。采用 150 W 氙燈作為激發光源,在 CHI600D 電化學工作站( 三 電極體系,其中修飾電極為工作電極,鉑絲為對電極,飽和甘汞電極為參比電極) 上,選用安培電流時 間曲線法( 初始電位 - 0. 1 V,運行時間 100 s) 記錄 OTC 反應前后的光電流值,以光電流的變化值作為 與目標物濃度對應的信號值。

    2 結果與討論

    光電化學適體傳感器檢測土霉素的實驗原理如圖 1 所示。實驗采用 FTO 導電玻璃為基底,在其表 面制備了 TiO2 /石墨烯復合材料,通過滴涂殼聚糖溶液,使電極表面帶上氨基,通過戊二醛交聯,使氨 基標記的土霉素適配體牢固地修飾至電極表面。采用電化學工作站檢測修飾了土霉素適配體的光電流, 此時得到的光電流為 I0。將修飾電極用于某一濃度的土霉素溶液測定時,土霉素與其適配體發生特異 性結合形成復合物,測得光電流值為 I。由于目標物與適配體的特異性結合,阻礙了光電傳感界面對光 的有效吸收及光生電子的轉移,從而導致光電流減小,其信號值用 ΔI 表示,ΔI = I0 - I。基于電流的變 化值與待測物土霉素的濃度成正比,從而實現土霉素的測定。


    3 結 論

    在 FTO 先后用水熱法及電化學方法制備了納米 TiO2 /石墨烯光電傳感基底,比較了單一材 料及復合體系的光電化學性能。結合土霉素適配體對土霉素檢測的專一性與光電化學法的快速、經濟、 簡單、靈敏的優點,成功構建了一種性能優良、穩定性可靠、成本低、選擇性好的測定土霉素的光電 化學傳感器,實現了對水樣中微量土霉素的檢測。在優化條件下,該傳感器的線性范圍為 5. 0 × 10 - 9 ~ 5. 0 × 10 - 6 nmol /L,檢出限為 1. 0 × 10 - 9 mol /L,有望用于實際樣品中微量土霉素殘留的測定。



     


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