基于硒化锌量子点的光电化学抗生素传感器的制备与应用

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抗生素传感器是指利用抗生素作用物质与信号输入-输出装置共同作用,实现对抗生素含量测量的传感器。抗生素的含量通常反映水文环境中细菌的耐药性增长水平。水文环境中过量抗生素的存在将导致细菌对生命体的生存产生日益严重的威胁。因此,水文环境中抗生素的检测对生命体生存预警以及疾病预防具有重要意义。近年来报道了多种检测水文环境中抗生素的方法,然而这些方法通常都伴随着各种缺陷,例如检出限差,线性检测范围小或需要特殊的检测条件。因此,开发可以用于实际样品检测的传感检测方法是科研人员面临的重要挑战。在这些方法中,光电化学(PEC)抗生素传感检测技术由于其仪器价格低廉、操作简便、分析速度快与分析性能好的特征而引起关注。PEC是指在通过光致电或电致光的能量转换基础上,通过物质间的化学反应成键实现对能量的影响。该影响在宏观上会导致光电流的变化,并且该信号变化程度与目标分子含量成线性关系。考虑到能量的输入方式与输出方式的不同,该方法具有极强的抗干扰性,同时兼有极低的检出限与极强的灵敏度等优点,具有极强的应用优势。本论文利用具备半导体性质的水溶性硒化锌量子点(ZnSe QDs)作为光电活性材料,分别构建了MIP/Zn Se/EDC@NHS/GCB@MWNTs/FTO与Et OH/Zn Se@Ti O2/DNL-6/CNH@CNTs/GCE PEC传感器,并进行了抗生素含量的测量,主要内容如下:(1)构筑了MIP/ZnSe/EDC@NHS/GCB@MWNTs/FTO PEC传感器,并对诺氟沙星(NFX)进行了检测。通过简单,成熟的制备方法成功合成巯基丙酸(MPA)修饰的ZnSeQDs,将其修饰到玻碳电极上构筑了MIP/Zn Se/EDC@NHS/GCB@MWNTs/FTO传感器,并成功地将该传感器应用于NFX检测。对制备的传感器进行了制备条件优化,传感器性能表征与检测NFX机理探究。该传感器可以在NFX和吡咯(PYR)之间形成氢键以在电极表面空穴处固定NFX,从而增强光电流信号以实现NFX浓度的准确测定。玻璃碳球与多壁碳纳米管复合物(GCB@MWNTs)不仅可以通过高比表面积承载大量的Zn Se QDs,而且可以增强传感器的光电流传输能力。NFX传感器在含有氯化钾(KCl,浓度为0.1M)和三正丙胺(TPr A,浓度为8 m M)的浓度为0.2 M,p H值为9.5的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠冲溶液(PBS)中测量的线性范围为1×10-10-1×10-4 M,检出限达到3.3×10-11 M。最后我们使用该传感器进行了实际样品的测量验证,证实该传感器具有高精度和高选择性。(2)构筑了EtOH/ZnSe@TiO2/DNL-6/CNH@CNTs/GCE PEC传感器,并对检测克林霉素(CLI)进行了检测。通过使用所制备的DNL-6分子筛,MPA修饰的ZnSeQDs和二氧化钛纳米复合材料(Zn Se@Ti O2)与碳纳米角和有序碳纳米管复合材料(CNH@CNTs),通过层层组装的手段构建了可以对CLI产生猝灭响应能力的Et OH/Zn Se@Ti O2/DNL-6/CNH@CNTs/GCE传感器。CLI和Zn Se之间形成酰胺化反应,由于其不易溶的特性阻碍了Zn Se QDs的光电信号传输,从而实现了信号的猝灭,并成功进行了对CLI含量的准确检测。CNH@CNTs具有在电极表面承载材料并高效导电的能力,DNL-6则作为光电转化平台实现了对Zn Se QDs的均匀分布承载与增强抗生素传感器信号的稳定性,乙醇(Et OH)则起到了在Zn Se与DNL-6间成酯缩合反应中的催化作用,进而提升了光电流的传输能力。该传感器对CLI的线性检测范围为5×10-11-5×10-4 M,检出限达到1×10-11M。最终,我们研究出一种用于实际样品检测的CLI测量新方法。
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