用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道及其制备方法与流程

1.本发明属于纳米离子通道领域，具体涉及一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道及其制备方法。


背景技术：

2.多巴胺(da)作为一种儿茶酚胺神经递质，在神经病变中起着信使的作用。它能够影响大脑功能和中枢神经系统。此外，多巴胺的异常水平与一些疾病有关，如帕金森病，抑郁症和亨廷顿病。因此，更精确的监测多巴胺含量的技术对于早期诊断和治疗至关重要。在目前最先进的检测传感器中，基于da氧化还原活性的电化学传感器表现出了更好的性能和快速检测da的能力。然而，由于电极污染的影响，它们表现出较低的灵敏度。因此，开发一个简单、高性能的传感器平台用于分子识别和检测是很有必要的。
3.近年来，纳米离子通道的离子传输性能易受到表面状态如电荷分布，组成和润湿性的影响，在传感分析领域中具有较大的潜力。与广泛使用的基于氧化还原反应的电化学方法相比，人工纳米通道具有良好的传感灵敏度。因此，人工纳米通道在构建纳米流体传感装置方面具有巨大的潜力。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道及其制备方法。
5.本发明提供了一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，基于超组装和两步修饰方法制备得到ta-ms/aao异质结纳米通道；
6.步骤2，将ta-ms/aao异质结纳米通道浸泡在fecl3水溶液中进行配位反应，清洗后得到fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道。
7.在本发明提供的用于多巴胺特异性检测的超组装异质结纳米通道的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中包括以下子步骤：
8.步骤1-1，将阳极氧化铝作为基底，通过超组装方法在阳极氧化铝的表面构建一层厚度可调的介孔氧化硅层作为离子选择性层，制备得到ms/aao异质纳米通道；
9.步骤1-2，将ms/aao异质结纳米通道0℃-50℃的温度条件下，浸入5％-10％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中浸泡12h-14h；
10.步骤1-3，对步骤2浸泡后的ms/aao异质结纳米通道分别用乙醇和去离子水清洗三遍，除去多余未反应的3-氨丙基三乙氧基硅烷，再在100℃-120℃的温度条件下加热1h-2h，得到nh
2-ms/aao纳米通道；
11.步骤1-4，将nh
2-ms/aao纳米通道浸入浓度为15mg/ml-25mg/ml的单宁酸溶液中，在室温下进行浸泡12h-14h；
12.步骤1-5，对步骤4浸泡后的nh
2-ms/aao纳米通道用去离子水洗涤去除表面多余的
单宁酸溶液，得到ta-ms/aao异质结纳米通道。
13.在本发明提供的用于多巴胺特异性检测的超组装异质结纳米通道的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，fecl3水溶液的浓度为10-2
m-10-5
m，fecl3水溶液的ph值为2-5，ta-ms/aao异质结纳米通道的浸泡时长为1min-5min。
14.在本发明提供的用于多巴胺特异性检测的超组装异质结纳米通道的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，使用去离子水清洗浸泡后的ta-ms/aao异质结纳米通道三遍，除去多余未反应的fecl3水溶液。
15.在本发明提供的用于多巴胺特异性检测的超组装异质结纳米通道的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，ta-ms/aao异质结纳米通道为单宁酸修饰的介孔氧化硅/阳极氧化铝异质结纳米通道，fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道为螯合fe
3
后的异质结纳米通道。
16.本发明还提供了一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道，具有这样的特征：采用用于多巴胺特异性检测的超组装异质结纳米通道的制备方法制备得到。
17.发明的作用与效果
18.根据本发明所涉及的一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道的制备方法，首先通过超组装方法制备了单宁酸修饰的介孔氧化硅/阳极氧化铝异质结纳米通道，再制备得到fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道，该fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道基于金属离子置换机制，能够实现对多巴胺的高灵敏度和选择性检测。本发明制备得到的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道用于多巴胺检测时检出限达0.1nm，与其他的检测方法相比较，该fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道具有耗时短，检测过程简单等优点，有利于异质结纳米通道在传感分析方面的应用。
附图说明
19.图1是本发明的实施例中一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道的制备方法的机理流程图；
20.图2是本发明的实施例中螯合fe
3
前后异质结纳米通道的x射线光电子能谱图；
21.图3是本发明的实施例中螯合fe
3
前后的异质结纳米通道的接触角测试图；
22.图4是本发明的实施例中的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道对多巴胺的特异性识别性能测试图；
23.图5是本发明的实施例中优化功能化选择层厚度后构建的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道对多巴胺的特异性识别性能测试图。
具体实施方式
24.为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
25.《实施例》
26.图1是本发明的实施例中一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道的制备方法的机理流程图。
27.如图1所示，本实施例的一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道的制备方
法，包括以下步骤：
28.步骤1，基于超组装和两步修饰方法制备得到ta-ms/aao异质结纳米通道。
29.ta-ms/aao异质结纳米通道为单宁酸修饰的介孔氧化硅/阳极氧化铝异质结纳米通道。
30.步骤1中包括以下子步骤：
31.步骤1-1，将阳极氧化铝作为基底，通过超组装方法在阳极氧化铝的表面构建一层厚度可调的介孔氧化硅层作为离子选择性层，制备得到ms/aao异质纳米通道；
32.步骤1-2，将ms/aao异质结纳米通道0℃-50℃的温度条件下，浸入5％-10％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中浸泡12h-14h；
33.步骤1-3，对步骤2浸泡后的ms/aao异质结纳米通道分别用乙醇和去离子水清洗三遍，除去多余未反应的3-氨丙基三乙氧基硅烷，再在100℃-120℃的温度条件下加热1h-2h，得到nh
2-ms/aao纳米通道；
34.步骤1-4，将nh
2-ms/aao纳米通道浸入浓度为15mg/ml-25mg/ml的单宁酸溶液中，在室温下进行浸泡12h-14h；
35.步骤1-5，对步骤4浸泡后的nh
2-ms/aao纳米通道用去离子水洗涤去除表面多余的单宁酸溶液，得到ta-ms/aao异质结纳米通道。
36.步骤2，将ta-ms/aao异质结纳米通道浸泡在fecl3水溶液中进行配位反应，清洗后得到fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道。
37.步骤2中，fecl3水溶液的浓度为10-2
m-10-5
m，fecl3水溶液的ph值为2-5，ta-ms/aao异质结纳米通道的浸泡时长为1min-5min。
38.步骤2中，使用去离子水清洗浸泡后的ta-ms/aao异质结纳米通道三遍，除去多余未反应的fecl3水溶液。
39.fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道为螯合fe
3
后的异质结纳米通道。
40.本实施例的一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道，采用用于多巴胺特异性检测的超组装异质结纳米通道的制备方法制备得到。
41.本实施例中，fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道进行多巴胺特异性检测的机理如下：
42.制备fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道时，基于金属离子置换机制，先使ta-ms/aao螯合上fe
3
，该体系的离子选择性层ta-ms层的表面电荷密度由于ta与fe
3
的螯合作用而降低，伴随着纳米通道内电流降低。而多巴胺对铁离子具有良好的亲和性，可以取代其他弱铁离子螯合物中的铁离子，通过往fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道组成的测试系统内加入多巴胺可以从ta表面去除fe
3
离子，从而增大电流信号，实现对da的高灵敏度和选择性检测。
43.本实施例中，对制备得到的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道进行多巴胺(da)的特异性检测测试，具体过程如下：
44.步骤a：配制ph 2-5的多巴胺的氯化钾溶液，浓度范围为0.1nm-10-4
m，配置后待用，其中氯化钾作为电解质溶液，浓度为10-4
m；
45.步骤b：电化学性能测试均采用皮安计(keithley 6487)和一对ag/agcl电极进行测试，将本实施例的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道安装在自制的电化学电池的两部分之间，阳极放置在ta-ms层侧。有效离子输运面积约为3
×
104μm2。
46.本实施例中，fe
3
与ta的配位反应的fe
3
浓度、时间、ph值对电化学检测性能有一
定影响。
47.本实施例中，检测da时的溶液环境对电化学检测性能有一定影响。
48.图2是本发明的实施例中螯合fe
3
前后异质结纳米通道的x射线光电子能谱图。
49.如图2所示，仅在浸入fecl3溶液后的纳米通道上观察到fe2p3峰(fe含量为0.3％)，表明fe
3
已掺入纳米通道表面。
50.图3是本发明的实施例中螯合fe
3
前后的异质结纳米通道的接触角测试图。
51.如图3所示，ta-ms/aao纳米通道浸入fecl3溶液后，接触角下降至31.9
±
1.1
°
，对应fe
3
含量在xps分析中的变化，进一步证实了fe
3
成功掺入ta-ms层。
52.图4是本发明的实施例中的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道对多巴胺的特异性识别性能测试图。
53.如图4所示，从图4(a)可以看出随着da浓度从10nm增加到100μm，电流( 2v)逐渐增大，从图4(b)可以看出异质通道对da具有良好的可逆循环稳定性，图4(c)可以看出异质通道只对da有反应，不受其他生物分子的影响，具有良好的选择性。
54.本实施例中，通过步骤1中在制备得到ms/aao异质纳米通道时，在aao上旋涂ms前驱体液1-10次来引入不同厚度的介孔氧化硅层，再进行两步修饰，重复步骤2、3，得到了不同ta-ms层厚度的fe
3 -ta-ms/aao异质纳米通道来进行检测性能测试。
55.图5是本发明的实施例中优化功能化选择层厚度后构建的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道对多巴胺的特异性识别性能测试图。
56.如图5所示，从图5(a)可以看出ta-ms/aao的传感能力首先随着ta-ms厚度的增加而增加，图5(b)显示了优化选择层厚度后，检出限降低。
57.综上所述，本实施例的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道成功地实现了对多巴胺的特异性检测。
58.实施例的作用与效果
59.根据本实施例所涉及的一种用于多巴胺特异性检测的异质结纳米通道的制备方法，首先通过超组装方法制备了单宁酸修饰的介孔氧化硅/阳极氧化铝异质结纳米通道，再制备得到fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道，该fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道基于金属离子置换机制，能够实现对多巴胺的高灵敏度和选择性检测。本实施例制备得到的fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道用于多巴胺检测时检出限达0.1nm，与其他的检测方法相比较，该fe
3 -ta-ms/aao异质结纳米通道具有耗时短，检测过程简单等优点，有利于异质结纳米通道在传感分析方面的应用。
60.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。