基于介孔CuO纳米酶检测H2O2的纸基传感器及制备方法

技术领域

本发明属于生物医学检测领域，涉及一种基于介孔CuO纳米酶的纸基传感器及制备方法。

背景技术

H

纸基传感器因其性价比高、便携性好、易于存储等优势而被广泛用于分析检测领域，如金属离子、DNA、蛋白质检测等。纸基材料由于其表面粗糙和内部的孔隙使其具有很高的比表面积，容易负载各种功能纳米材料。但纸基传感器通常需要内置电极、传感器板和控制主板等设备，此外还需要外接一起使用的电子仪器。这些导致传统的纸基传感器成本高，操作复杂且便携性低。

因此迫切需要开发一种低成本、易操作的纸基传感器。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于介孔CuO空心纳米酶检测H

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于介孔CuO纳米酶检测H

优选的，所述CuO纳米球的比表面积为30～100m

优选的，所述纸基为纤维素定性或定量滤纸、吸水纸或色谱纸。

优选的，所述过氧化物酶显色剂为3，3’，5，5’-四甲基联苯胺、邻苯二胺和2，2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸中的任意一种。

一种基于介孔CuO纳米酶检测H

优选的，制备介孔CuO空心纳米球的方法如下：

将两亲性嵌段共聚物和单宁酸和甲醛溶于碱性水/乙醇混合溶剂中，室温搅拌12～24小时，制得混合溶液；向混合溶液中加入硝酸铜水溶液，继续搅拌一定时间后，水热离心收集得到铜-单宁酸-甲醛聚合物，将铜-单宁酸-甲醛聚合物在空气中焙烧得到介孔CuO空心纳米球；

优选的，制备介孔CuO空心纳米球的步骤如下：

1)将两亲性嵌段共聚、单宁酸溶解于碱性水/乙醇混合溶液中，再加入甲醛，室温搅拌12～24小时，制得混合溶液；

2)向混合溶液中加入硝酸铜水溶液，继续搅拌一定时间后在100℃水热12小时，离心收集产物并烘干，制得铜-单宁酸-甲醛聚合物；

3)将铜-单宁酸-甲醛聚合物在空气气氛中于不同温度下焙烧2小时，制得具有不同比表面积的介孔空心结构的CuO纳米球；

优选的，所述纸基传感器的制备方法如下：

将介孔CuO空心纳米球分散于一定体积的水溶液中，将纸浸泡在CuO水溶液中一定时间，室温下自然凉干，在纸上滴加一定体积的过氧化物酶显色底物，得到纸基传感器。

优选的，所述制备纸基传感器包括步骤：

4)将介孔CuO空心纳米球分散于一定体积的水溶液中，溶液浓度为1mg/mL，并超声10～30min；然后将1mg/mL的CuO溶液稀释至80μg/mL，将纸浸泡在稀释的CuO溶液中5～10min，并反复摇摆浸泡；

5)在步骤4)得到的滤纸上滴加5μL过氧化物酶显色剂的甲醇溶液，自然凉干得到纸基传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的基于介孔CuO纳米酶检测H

进一步，该CuO纳米球的比表面积为30～100m

本发明公开的基于介孔CuO纳米酶检测H

附图说明

图1为本发明实施例1制得的介孔CuO空心纳米球的微观形貌图，其中，图a和图b分别为铜-单宁酸-甲醛、CuO的SEM图，图c、图d为400℃下CuO的TEM图，图e为400℃下CuO的氮气吸附-脱附图，图f为CuO的孔径分布图；

图2为本发明基于介孔CuO纳米酶检测H

图3为本发明纸基传感器的选择性、可重复使用性和存储稳定性图，其中，3a为选择性图，3b为可重复使用图，3c为存储稳定性图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种基于介孔CuO纳米酶检测H

上述CuO纳米球的比表面积为30～100m

所述纸基为定性或定量滤纸、吸水纸或色谱纸。

上述过氧化物酶显色剂为3，3’，5，5’-四甲基联苯胺、邻苯二胺和2，2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸中的任意一种。

上述基于介孔CuO纳米酶检测H

该纸基传感器通过颜色变化检测H

参阅图2和3，一种基于介孔CuO纳米酶检测H

步骤1、将两亲性嵌段共聚物F127、单宁酸(TA)、甲醛溶于碱性水/乙醇混合溶剂中，室温搅拌12～24小时，制得混合溶液；向混合溶液中加入硝酸铜水溶液，继续搅拌一定时间后，采用水热、离心收集得到铜-单宁酸-甲醛聚合物，将铜-单宁酸-甲醛聚合物在空气中焙烧得到介孔CuO空心纳米球；

步骤2、将介孔CuO空心纳米球分散于一定体积的水溶液中，将纸浸泡在CuO水溶液中一定时间，室温下自然凉干，然后将纸裁剪并用塑封袋存储。检测前在纸基上滴加一定体积的过氧化物酶显色底物TMB，得到检测H

该纸基传感器的检测方法如下：

在纸基传感器上滴加不同浓度的H

采用智能手机、数码相机等拍摄工具进行图片采集。

提取图像的R(Red)、G(Green)、B(Blue)值可选用Photoshop、Windows画图工具、Metlab以及其它取色器APP的任意一种。

实施例1

一种基于介孔CuO纳米酶检测H

步骤1、制备介孔CuO空心纳米球

S1.1、将两亲性嵌段共聚物F127、单宁酸溶解于碱性水和乙醇混合溶液中，再加入甲醛，室温搅拌12～24小时，制得混合溶液；

将0.20g嵌段共聚物F127和0.20g单宁酸溶解于48mL H

S1.2、离心收集水热产物，离心转速为8500rpm，时间为10min，然后用超纯水离心清洗，离心转速为8500rpm，时间为10min/次，清洗2～3次，烘干后得到铜-单宁酸-甲醛聚合物；

S1.3、将烘干所得产物转移至瓷舟中，置于马弗炉中400℃焙烧，焙烧时间设定2h，升温速率设定为2℃/min，得到介孔CuO空心纳米球。

本实施例制备的CuO为介孔空心纳米球，参见图1，该CuO纳米空心球具有高的比表面积和介观结构，比表面积达60cm

步骤2：纸基传感器的制备。

S2.1、将1mgCuO分散于1mL H

S2.2、将浓度为1mg/mL的CuO水溶液稀释至80μg/mL，即取80μL的CuO溶液加1mL的水，共配置10mL浓度为80μg/mL的CuO水溶液；

S2.3、将10mL浓度为80μg/mL的CuO水溶液用5mL移液枪转移至干净的、直径为10cm的培养皿中，将滤纸浸泡在CuO水溶液中，放置5～10min，取出放置在干净的培养皿中，自然凉干；

S2.4、将凉干后的滤纸裁剪为1cm×1cm大小的方块，用塑封袋存储，以备后续使用；

S2.5、在滤纸上滴加5μL浓度为10mM的TMB的甲醇溶液，室温下静置30s待其变干，得到检测H

步骤3、检测H

S3.1、配置不同浓度的H

S3.2、利用Photoshop对采集的照片进行提取颜色的R、G、B值，利用G/(R+G+B)值变化和H

实施例2

一种基于介孔CuO纳米酶检测H

步骤1、制备介孔CuO空心纳米球

S1.1、将两亲性嵌段共聚物F127、单宁酸溶解于碱性水和乙醇混合溶液中，再加入甲醛，室温搅拌12～24小时，制得混合溶液；

将0.20g嵌段共聚物F127和0.20g单宁酸溶解于48mL H

S1.2、离心收集水热产物，离心转速为8500rpm，时间为10min，然后用超纯水离心清洗，离心转速为8500rpm，时间为10min/次，清洗2～3次，烘干后得到铜-单宁酸-甲醛聚合物；

S1.3、将烘干所得产物转移至瓷舟中，置于马弗炉中600℃焙烧，焙烧时间设定2h，升温速率设定为2℃/min，得到介孔CuO空心纳米球。

本实施例制备的CuO为介孔空心纳米球，该CuO纳米空心球具有高的比表面积和介观结构，比表面积达30cm

步骤2：纸基传感器的制备。

S2.1、将1mg CuO分散于1mL H

S2.2、将浓度为1mg/mL的CuO水溶液稀释至80μg/mL，即取80μL的CuO溶液加1mL的水，共配置10mL浓度为80μg/mL的CuO水溶液；

S2.3、将10mL浓度为80μg/mL的CuO水溶液用5mL移液枪转移至干净的、直径为10cm的培养皿中，将色谱纸浸泡在CuO水溶液中，放置5～10min，取出放置在干净的培养皿中，自然凉干；

S2.4、将凉干后的色谱纸裁剪为1cm×1cm大小的方块，用塑封袋存储，以备后续使用；

S2.5、在色谱纸上滴加5μL浓度为10mM的TMB的甲醇溶液，室温下静置30s待其变干，得到检测H

步骤3、检测H

S3.1、配置不同浓度的H

S3.2、利用Photoshop对采集的照片进行提取颜色的R、G、B值，利用G/(R+G+B)值变化和H

实施例3

一种基于介孔CuO纳米酶检测H

步骤1、制备介孔CuO空心纳米球

S1.1、将两亲性嵌段共聚物F127、单宁酸溶解于碱性水和乙醇混合溶液中，再加入甲醛，室温搅拌12～24小时，制得混合溶液；

将0.20g嵌段共聚物F127和0.20g单宁酸溶解于48mL H

S1.2、离心收集水热产物，离心转速为8500rpm，时间为10min，然后用超纯水离心清洗，离心转速为8500rpm，时间为10min/次，清洗2～3次，烘干后得到铜-单宁酸-甲醛聚合物；

S1.3、将烘干所得产物转移至瓷舟中，置于马弗炉中300℃焙烧，焙烧时间设定2h，升温速率设定为2℃/min，得到介孔CuO空心纳米球。

本实施例制备的CuO为介孔空心纳米球，该CuO纳米空心球具有高的比表面积和介观结构，比表面积达100cm

步骤2：纸基传感器的制备。

S2.1、将1mg CuO分散于1mL H

S2.2、将浓度为1mg/mL的CuO水溶液稀释至80μg/mL，即取80μL的CuO溶液加1mL的水，共配置10mL浓度为80μg/mL的CuO水溶液；

S2.3、将10mL浓度为80μg/mL的CuO水溶液用5mL移液枪转移至干净的、直径为10cm的培养皿中，将吸水纸浸泡在CuO水溶液中，放置5～10min，取出放置在干净的培养皿中，自然凉干；

S2.4、将凉干后的吸水纸裁剪为1cm×1cm大小的方块，用塑封袋存储，以备后续使用；

S2.5、在吸水纸上滴加5μL浓度为10mM的TMB的甲醇溶液，室温下静置30s待其变干，得到检测H

步骤3、检测H

S3.1、配置不同浓度的H

S3.2、利用Photoshop对采集的照片进行提取颜色的R、G、B值，利用G/(R+G+B)值变化和H

本发明的基于介孔CuO纳米酶检测H

为了克服天然酶来源有限、纯化难度大、成本高、不稳定等缺点，越来越多的具有成本低、稳定性高、催化性能可调等优点的人工纳米酶被开发出来，如金纳米颗粒、金属氧化物、碳等。它们被广泛用于生物传感器、免疫分析、诊断、治疗和环境检测等领域。CuO作为一种过渡金属氧化物纳米酶，具有很多优异性能，如高的比表面积、良好的电化学活性及溶液稳定性。同时，还具备廉价、无毒、易生产等特点，使得CuO纳米酶在抗菌、抗氧化和传感等方面得到了广泛应用。基于介孔CuO空心纳米球与传统CuO纳米材料相比，介孔CuO空心材料具有高比表面积、粒径均匀、孔径可调，大的内部空腔，使得其易于负载功能客体。这种独特结构使得介孔CuO具有高的过氧化物酶活性。该纸基传感器制作简单、便于携带、尺寸可调、成本低廉、选择性好等特点。其线性检测范围10μM至150μM，最低检测限可达2.4μM，可以用于包括化工、纺织、环保、医疗和食品加工等领域中直接检测微量H

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。