一种光电传感器及其工作电极的制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电传感技术领域，尤其涉及一种光电传感器的工作电极的制备方法、一种由该工作电极构成的光电传感器以及该光电传感器的应用。
【背景技术】
[0002]汞离子是常见的污染物之一，其可以通过微生物的作用转变成剧毒的甲基汞，由食物链进入人体，引起汞中毒事件。目前检测汞离子的方法有，例如原子光谱法、分子光谱法、离子色谱法、电化学法等。然而每种方法都有缺点，如设备昂贵、方法复杂、耗时、灵敏度不高、试剂毒性大等特点。因此发明新的分析方法克服上述缺点尤其必要。
[0003]目前光电化学检测作为一种新颖的测试方法，其基于光激发光电信标导致电子-空穴对的分离。在合适条件下，实现电子在分析物、半导体及电极上快速传递，从而形成光电流，经过识别元件特异性结合的分析物能够定量地影响光电流的变化，从而实现对分析物的光电化学检测。由于激发光源和信号检测彻底分离并有着不同的能量来源，使得光电化学分析方法有着比其他方法更高的灵敏度。其中就放大信号而言，目前采取的方法主要有金属或非金属掺杂半导体、异质结半导体的构建、染料敏化半导体、等离子体增强光电信号的设计。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种光电传感器及其工作电极的制备方法和应用。本发明基于核酸适配体与汞离子的特异性识别机理，使用了无机量子点和有机染料敏化剂结合，基于激子能量转移和敏化作用，实现了信号的双重放大，使得被检测物质(即汞离子)存在时的光电流信号变化更大，有利于汞离子的痕量检测，灵敏度高，特异性好，而且本发明具备检测方法简便、成本经济的特点。
[0005]本发明提出的一种光电传感器的工作电极的制备方法，包括如下步骤:
[0006]S1、将ΙΤ0电极清洗后，烘干得到电极A ;
[0007]S2、将二氧化钛胶体溶液滴加在电极A表面，干燥后进行煅烧，然后冷却得到电极B ；
[0008]S3、将电极B置于聚二烯基丙二甲基氯化铵水溶液中浸泡，清洗，接着置于羧基化量子点胶体溶液中浸泡，清洗后得到电极C ;
[0009]S4、将探针DNA固定在电极C上得到电极D ；
[0010]S5、将标记金纳米颗粒的目标DNA滴加至电极D上使标记金纳米颗粒的目标DNA与探针DNA进行杂交得到电极E ；
[0011]S6、将电极E进行活化后，将有机染料敏化剂固定在电极E表面，清洗后得到光电传感器的工作电极。
[0012]ΙΤ0电极是在钠钙基或硅硼基玻璃电极的基础上，利用磁控溅射的方法镀上一层氧化铟锡膜加工制作成的。
[0013]优选地，S1中，将ΙΤ0电极清洗的具体操作为:将ΙΤ0电极采用丙酮清洗后，再加入第一混合溶液中清洗，然后采用水清洗。
[0014]优选地，第一混合溶液由氢氧化钠、乙醇、水混合得到。
[0015]优选地，第一混合溶液中，氢氧化钠浓度为0.8?1.2mol/L，乙醇和水的体积比为
0.8 ?1.2:0.8 ?1.2o
[0016]优选地，S1中，ΙΤ0电极清洗时间为12?18min。
[0017]优选地，S1中，烘干温度为75?85°C，烘干时间为10?13h。
[0018]优选地，S2中，二氧化钛胶体溶液的制备方法为将6?12mg的二氧化钛粉末超声分散于6mL的去离子水中。
[0019]优选地，S2中，每1cm2电极A的修饰面上滴加0.06?0.lmL 二氧化钛胶体溶液。
[0020]优选地，S2中，煅烧的温度为440?460 °C，煅烧的时间为0.5?lh。
[0021]优选地，S3中，羧基化量子点为硫化锦量子点。
[0022]优选地，羧基化量子点胶体溶液的浓度为5?lOmmol/L。
[0023]优选地，聚二烯基丙二甲基氯化铵水溶液的质量分数为0.5?2wt%，优选为
lwt % ο
[0024]优选地，S3的具体操作为:将电极Β置于聚二烯基丙二甲基氯化铵水溶液中浸泡8?12min，去离子水清洗，接着置于羧基化量子点胶体溶液中浸泡8?12min，再用去离子水清洗，然后重复上述步骤4?6次得到电极C。
[0025]优选地，S4的具体操作为:向电极C上滴加含1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的第二混合溶液进行活化，清洗后，再滴加探针DNA进行一次孵育，清洗后，接着滴加2-羟基乙胺进行封闭得到电极D。
[0026]探针DNA末端的氨基与羧基化量子点的羧基发生耦合反应，从而使探针DNA固定在工作电极表面，而再滴加2-羟基乙胺以封闭未结合的位点。
[0027]优选地，第二混合溶液中，1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为10?20mmol/L，N-轻基琥?自酰亚胺的浓度为8?12mmol/L。
[0028]优选地，每1cm2电极C的修饰面上滴加0.06?0.lmL第二混合溶液。
[0029]优选地，活化时间为0.8?1.2h。
[0030]优选地，每1cm2活化后的电极C的修饰面上滴加0.06?0.lmL探针DNA。
[0031]优选地，一次孵育温度为3?5°C，一次孵育时间为1?2h。
[0032]优选地，每1cm2孵育后的电极C的修饰面上滴加0.06?0.lmL 2-羟基乙胺。
[0033]优选地，封闭时间为0.8?1.2h。
[0034]优选地，清洗采用pH = 7.4的磷酸盐缓冲液。
[0035]优选地，S5中，标记金纳米颗粒的目标DNA的制备方法如下:将目标DNA置于三氯乙基磷酸酯中进行避光活化，再加入金纳米颗粒，接着进行室温振荡，离心后重新分散得到标记金纳米颗粒的目标DNA。
[0036]优选地，避光活化的时间为0.8?1.2h。
[0037]优选地，室温振荡的时间为15?17h。
[0038]优选地，S5的具体操作为:将标记金纳米颗粒的目标DNA滴加至电极D上进行二次孵育，使目标DNA与探针DNA进行杂交得到电极E。
[0039]优选地，每1cm2电极D的修饰面上滴加0.06?0.lmL标记金纳米颗粒的目标DNA。
[0040]优选地，二次孵育时间为0.8?1.2h。
[0041]优选地，S6中，将电极E进行活化的具体操作为:向电极E上滴加含1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的第二混合溶液进行活化。
[0042]其中，1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺在S6中起到活化探针DNA链末端的磷酸根的作用。
[0043]优选地，每1cm2电极E的修饰面上滴加0.06?0.lmL第二混合溶液。
[0044]优选地，S6中，有机染料敏化剂为罗丹明123。
[0045]罗丹明123上的氨基与活化后的探针DNA链末端的磷酸根进行反应，从而使罗丹明123固定在探针DNA链末端。
[0046]优选地，S6中，清洗采用pH = 7.4的磷酸盐缓冲液。
[0047]本发明还提出的一种光电传感器，包括光电元件、光源和光学通路，光电元件中的工作电极采用上述光电传感器的工作电极的制备方法制得，光源为氙灯，光学通路为含抗坏血酸的磷酸盐缓冲液，其中含抗坏血酸的磷酸盐缓冲液的pH为7.4，抗坏血酸的