本發(fā)明涉及分子電子，具體涉及一種檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器及檢測方法。

背景技術：

1、碘是合成甲狀腺素的必需物質，也是人體必需的微量元素。碘促進氧化，參與調節(jié)體溫，維持正常的新陳代謝和生命活動。碘攝入過多或過少都會對人體造成一定的傷害。因此，檢測碘離子含量具有重要意義。目前檢測碘離子的方法包括熒光法、比色法、離子選擇電極法等。然而，這些方法有一定的局限性。比如光學方法需要熒光標記，傳統(tǒng)電學方法受時間分辨率和低信噪比的影響。另一方面，鹵素離子可以特異性地吸附在金屬表面，這可能會對分子吸附產生影響，會改變單分子結的性質，從而為在單分子水平上檢測碘化物提供了獨特的機會。單分子電檢測可以在單分子水平上實現對化學反應或生物工程的動態(tài)過程的直接、實時和無標記的監(jiān)測。這為探索化學和生物反應的詳細信息提供了一個理想的平臺。例如以掃描隧道顯微鏡為代表的單分子檢測技術，該方法具有強大的傳感能力，所收集的單分子數據與分析物濃度成正比，并且對分子內物種化學組成的細微變化敏感。基于以上背景，我們發(fā)明了一種具有高靈敏度和選擇性且無標記能夠定量檢測溶液中碘離子的單分子電傳感器，并且可以實際應用到人體尿液中進行檢測，為利用單分子電檢測開辟了一種新途徑。

技術實現思路

1、為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供了一種檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器，包括：

2、掃描隧道顯微鏡、針尖、金屬基底、電解池和o圈；所述針尖插入所述掃描隧道顯微鏡掃描頭中，所述金屬基底安裝在所述電解池中，所述o圈布設在電解池底部的外側。

3、可選的，所述金屬基底還包括金球，用于提供原子級平整的金單晶電極，使待測分子吸附。

4、本發(fā)明還公開一種檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，包括：通過壓電陶瓷控制針尖逼近金屬基底，采集逼近過程中的電流值，當電流值達到預設電流值時，所述壓電陶瓷控制所述針尖向基底方向靠近預設距離，當所述單分子電傳感器檢測到電流值后，壓電陶瓷會控制針尖以恒定速度遠離金屬基底；

5、當電解池溶液中的帶有錨定基團且能與金屬作用的分子，在所述針尖與所述金屬基底之間形成金屬-分子-金屬結；

6、當所述針尖向上提拉，所述分子與電極的連接斷開，完成一次裂結過程；

7、采集裂結過程中的隧道電流，獲得電導-距離曲線；

8、將獲得的電導-距離曲線繪制為一維電導圖，對所述一維電導圖中的電導峰進行高斯擬合后得到單分子電導值，基于所述單分子電導峰面積得到人體尿液中碘離子含量的檢測結果。

9、可選的，所述電流值的預設范圍為8na到80na。

10、可選的，所述針尖為長度1.5cm，純度大于等于99.999％，φ＝0.25mm的金絲。

11、可選的，使用175℃的電烙鐵上均勻涂上熱熔膠對所述針尖進行絕緣包封。

12、可選的，所述金屬基底為厚度0.5cm、10×15mm大小的金片。

13、可選的，所述電解池的材料為聚四氟乙烯。

14、可選的，基于所述單分子電導值得到對人體尿液中碘離子含量的檢測結果的過程具體包括：

15、在尿液中加入4,4'-聯吡啶進行電導測量，將所述電導測量結果中的電導峰進行高斯擬合后得到峰面積，將所述單分子電導峰面積帶入工作曲線中，得到尿液含碘的平均含量。

16、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

17、本發(fā)明以stm-bj技術為核心，只需少量樣品，無需任何標記，其分辨率可達單分子級別，具有高靈敏度和選擇性，不受干擾分子及干擾離子影響，并可實際應用到人體尿液中進行碘離子含量檢測，與臨床方法as3+-ce4+催化分光光度法平均相差0.9％，并且將檢測縮短到15分鐘左右。這一發(fā)明為實現單分子靈敏度的化學/生物傳感器或探測器提供了重要的思路。

技術特征：

1.一種檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器，其特征在于，所述傳感器包括：掃描隧道顯微鏡、針尖、金屬基底、電解池和o圈；所述針尖插入所述掃描隧道顯微鏡掃描頭中，所述金屬基底安裝在所述電解池中，所述o圈布設在電解池底部的外側。

2.根據權利要求1所述的檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器，其特征在于，所述金屬基底還包括金球，用于提供原子級平整的金單晶電極，使待測分子吸附。

3.一種檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，所述檢測方法使用權利要求1-2任一項所述的單分子電傳感器，其特征在于：

4.根據權利要求3所述的檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，其特征在于，所述電流值的預設范圍為8na到80na。

5.根據權利要求3所述的檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，其特征在于，所述針尖為長度1.5cm，純度大于等于99.999％，φ＝0.25mm的金絲。

6.根據權利要求5所述的檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，其特征在于，使用175℃的電烙鐵上均勻涂上熱熔膠對所述針尖進行絕緣包封。

7.根據權利要求3所述的檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，其特征在于，所述金屬基底為厚度0.5cm、10×15mm大小的金片。

8.根據權利要求3所述的檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，其特征在于，所述電解池的材料為聚四氟乙烯。

9.根據權利要求3所述的檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器的檢測方法，其特征在于，基于所述單分子電導值得到對人體尿液中碘離子含量的檢測結果的過程具體包括：

技術總結
本發(fā)明公開了一種檢測人體尿液中碘離子含量的單分子電傳感器及檢測方法，所述檢測方法基于掃描隧道顯微術裂結法，其檢測過程包括：在含有待測物碘離子溶液中，通過壓電陶瓷控制Au針尖逼近探針分子修飾的Au基底至預設的針尖電流值50nA，再在額外施加的脈沖電壓下控制針尖繼續(xù)向基底方向前伸一段距離，確保針尖與所述基底接觸；以一恒定速度控制針尖遠離基底，在此過程中會形成金屬?探針分子?金屬結，與此同時記錄針尖的電導?距離曲線；重復上述過程將獲得數以千計的電導?距離曲線進行統(tǒng)計得到一維電導圖，對一維電導圖中的電導峰進行高斯擬合后得到單分子電導峰面積，基于單分子電導峰面積可以對待測溶液中碘離子含量實行定量檢測。

技術研發(fā)人員：周小順,王亞浩,蔣嘉男,鄭菊芳
受保護的技術使用者：浙江師范大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2