本发明涉及微生物检测领域，具体涉及一种用于检测病毒的电化学传感器及其制备方法。
背景技术：
2019年冠状病毒病(covid-19)是由sars-cov-2引起的一种新型传染病。sars-cov-2比其他两种著名冠状病毒sars-cov和mers-cov具有更强的人传人能力，常导致无症状感染，增加了发现新感染的难度，促进了病毒的传播。为检测sars-cov-2，开发了血清学、抗原、核酸等多种诊断方法，在抗击covid-19大流行中发挥了重要作用，基于实时pcr(qpcr)的检测方法具有较高的灵敏度和特异性，被公认为全球范围内sars-cov-2感染确认的金标准。对精密设备的高度依赖性和相对耗时(约1.5-2h)限制了其检测能力以满足快速检测的需求筛查疑似感染和密切接触。
电化学核酸传感器具有无标记、灵敏度高、易于集成和分析物量少等优点，电生物传感器的一个重要特点是可以直接检测被测样品反应过程中产生的电信号，而不受光传输行为的影响。因此，电学方法在基因序列、肿瘤变异、分子诊断和科学研究等领域有着特殊的应用价值，与光学方法相比，电学方法为体外诊断、体格检查乃至个性化医疗提供了另一个巨大的潜力。作为一种无标记敏感平台，基于电学方法的核酸传感可以方便地与可扩展通道和信号传感器集成。特别是电传感器与无标记检测的纳米系统相结合可以应用于传感领域，选择性地，具有高灵敏度、长时间测量稳定性、易于集成、体积小等优点的平面柔性生物传感器近年来引起了科研领域的广泛关注考虑到纳米材料的优点，如高效的电荷载流子传输、大的比表面积和小尺寸、低维的材料，如石墨烯、碳纳米管等，而硅纳米线一般是通过充放电过程反馈来探索和应用于储能、生物运动和生物传感等领域。这些纳米材料具有一定或全部的超高载流子迁移率、高效电子导电性、高内增益、良好的生物相容性等特点，近年来得到了广泛的应用。其中，一维碳纳米管(1d-cnts)是一种具有优良的载流子输运性质和极高的离子电子俘获和跃迁长径比的星型纳米材料之一。基于碳纳米管的生物电传感器可以通过自身的信号传感器，对反应体系中功能化表面的离子变化进行低噪声检测。因此，基于碳纳米管的电传感技术对于高灵敏度的无标记核酸诊断非常有吸引力。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的检测病毒(如sars-cov-2)时间长、准确度低、灵敏度低的缺陷，从而提供一种检测病毒的电化学传感器、制备电化学传感器的方法、一种检测病毒的装置及运用上述电化学传感器检测病毒的方法。
一种用于检测病毒的电化学传感器，包括：基片，位于所述基片部分表面的工作电极层，位于所述工作电极层表面的电子介体层，位于所述电子介体层背向工作电极层的表面的敏感膜；参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；位于所述参比电极层和所述工作电极层上方的样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。
可选的，所述敏感膜为含有离子载体和离子交换剂的聚合物膜；优选的，所述离子载体和所述离子交换剂中的离子指的是同种离子；离子载体和离子交换剂的比例为(100-300)：0.3-1.5，比例关系为mg/ml；所述电子介体层所用材料为碳纳米管、石墨烯、纳米金或纳米铂黑。
可选的，所述聚合物膜为聚氯乙烯(pvc)膜、聚氨酯(pu)膜、聚醋酸乙烯(pva)膜或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)膜；所述离子载体为钠离子载体、氢离子载体、钙离子载体或钾离子载体；所述离子交换剂为聚苯乙烯、纤维素、琼脂糖或四硼酸钾；优选的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管，所述碳纳米管的直径为1nm-20nm。
可选的，所述病毒为rna病毒或dna病毒；优选的，所述病毒为艾滋病病毒、乙肝病毒、冠状病毒或埃博拉病毒；更优选的，所述冠状病毒为sars-cov-2。
可选的，还包括：位于所述基片上的导电线层，所述导电线层与所述参比电极层连接；保护层，所述保护层位于所述导电线层上且暴露出所述工作电极层和所述参比电极层；所述样品承载容器还延伸至所述工作电极层和所述参比电极层周围的部分所述保护层上。
可选的，所述参比电极层的形状为半环状结构，所述工作电极层的形状为圆形或者椭圆形；所述参比电极层环绕所述工作电极层。
一种制备上述用于检测病毒的电化学传感器的方法，包括如下步骤：提供基片；在基片部分表面形成工作电极层；在所述基片部分表面形成参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；在工作电极层表面形成电子介体层；在电子介体层背向碳工作电极层的表面形成敏感膜；形成所述敏感膜之后，在所述参比电极和工作电极上方设置样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。
可选的，还包括：在所述所述基片上形成导电线层，所述导电线层与所述参比电极层连接；在形成敏感膜和电子介体层之前，所述导电线层上形成保护层，所述保护层暴露出所述工作电极层和参比电极层；设置样品承载容器之后，所述样品承载容器还延伸至工作电极层和参比电极层周围的部分保护层上。
一种检测病毒的装置，包括：上述的电化学传感器；检测模块，所述检测模块包括第一检测模块和第二检测模块中的至少一种；第一检测模块适于检测参比电极层和工作电极层之间的电压差；电势；第二检测模块适于检测待测样品的ph值。
一种检测病毒的方法，采用上述的检测病毒的装置,包括：将待测样品加入样品承载容器；采用第一检测模块获取参比电极层和工作电极层之间的电压差随着时间的变化，和/或，采用第二检测模块检测待测样品的ph值随着时间的变化。
所述待测样品包括病毒的dna、lamp引物(4条)、dna聚合酶、dntp，反应缓冲液和指示剂；
待测样品包括病毒的rna、lamp引物(4条)、链置换活性dna聚合酶、dntp，反应缓冲液、逆转录酶和指示剂；
指示剂为甲基橙、甲基红、石蕊或酚酞。
所述方法为非疾病诊断治疗方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供一种用于检测病毒的电化学传感器，包括：基片，位于所述基片部分表面的工作电极层，位于所述工作电极层表面的电子介体层，位于所述电子介体层背向工作电极层的表面的敏感膜；参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；位于所述参比电极层和所述工作电极层上方的样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。所述敏感上含有离子载体和离子交换剂；电子介体层与工作电极之间形成连续的导电层，同时具有一定的表面粗糙度，以便于电荷的捕获和传输。在样品承载容器中放置含有病毒核酸的待测样品进行环介导等温扩增反应，反应过程中将导致氢离子浓度发生变化，氢离子接触到氢离子选择性敏感膜，将被其中的离子交换剂捕捉到，然后经离子载体将捕捉到的氢离子转运传输到电子介体层表面，并转换成电子形成电势，将在工作电极和参比电极两端形成电势差来反映离子浓度，从而可以采用开路电压法测量两个电极间的电压升降来判断是否发生扩增反应。
该电化学生物传感器可用于病毒核酸的检测，检测时具有快速(20分钟左右)、灵敏(其最低检测限可达数拷贝)准确的特点。
本发明的用于检测病毒的电化学传感器为一种小型设备，该设备的开发为快速、准确和灵敏地检测sars-cov-2和其他新出现和重新出现的病原体(如埃博拉)提供了一个有希望的方向，特别是在资源有限的环境中。
2、本发明提供一种检测病毒的装置，包括电化学传感器，检测模块，所述检测模块包括第一检测模块和第二检测模块中的至少一种；第一检测模块适于检测参比电极层和工作电极层之间的电压差；电势；第二检测模块适于检测待测样品的ph值。第一检测模块能够在线、实时显示检测曲线。此外，待测样品中加入指示剂后，由于本发明的电化学传感器透明封装。可用肉眼观察待测样品颜色变化。
4、本发明的检测病毒的方法，检测病毒时，时间短(20分钟左右)。已有的病原体相关rna检测方法都是基于pcr，应用实时rt-pcr方法进行分子诊断，通常至少需要3h的时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中电化学核酸传感器构建过程示意图；
图2是本发明实施例3的试验结果；
图3为实施例1中电化学核酸传感器的示意图；
1为基片，2为工作电极层，3为参比电极层，4为电极保护层，5为电极导线层。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
一种用于检测病毒的电化学传感器，包括：基片，位于所述基片部分表面的工作电极层，位于所述工作电极层表面的电子介体层，位于所述电子介体层背向工作电极层的表面的敏感膜；参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；位于所述参比电极层和所述工作电极层上方的样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。
具体的，所述敏感膜为含有离子载体和离子交换剂的聚合物膜；具体的，离子载体和离子交换剂中的离子为同种离子；离子载体和离子交换剂的比例为200:1，比例关系为mg/ml＝l，作为本发明一种可替换的实施方式，该比例为(100-300)：0.3-1.5，比例关系为mg/ml＝l；具体的，所述电子介体层所用材料为碳纳米管，作为本发明一种可替换的实施方式，电子介体层所用材料为石墨烯、纳米金或纳米铂黑；
具体的，所述聚合物膜为聚氯乙烯(pvc)膜，作为本发明一种可替换的实施方式，所述聚合物膜还可以为聚氨酯(pu)膜、聚醋酸乙烯(pva)膜或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)膜。
具体的，所述离子载体为氢离子载体，作为本发明一种可替换的实施方式，离子载体可根据检测样品的种类选择相应的载体，所述离子载体还可以为钠离子载体、钙离子载体或钾离子载体；具体的，氢离子载体对应的可得到氢离子选择性敏感膜，钠离子载体、钙离子载体或钾离子载体对应的可得到钠离子选择性敏感膜、钙离子选择性敏感膜和钾离子选择性敏感膜。
具体的，氢离子载体是三正十二胺,具体的，为氢离子载体ⅰ，作为本发明一种可替换的实施方式，还可以为氢离子载体ⅱ或氢离子载体ⅴ。
具体的，所述离子交换剂为四硼酸钾，作为本发明一种可替换的实施方式，所述离子交换剂还可以为聚苯乙烯、纤维素或琼脂糖。
具体的，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，作为本发明一种可替换的实施方式，所述碳纳米管还可以为多壁碳纳米管；具体的，所述碳纳米管的直径为15nm；作为本发明一种可替换的实施方式，所述碳纳米管直径为1nm-20nm。
所述病毒为rna病毒或dna病毒；优选的，所述病毒为艾滋病病毒、乙肝病毒、冠状病毒或埃博拉病毒；本实施例为冠状病毒sars-cov-2。
具体的，检测病毒的电化学传感器还包括：位于所述基片上的导电线层，所述导电线层与所述参比电极层连接；保护层，所述保护层位于所述导电线层上且暴露出所述工作电极层和所述参比电极层；所述样品承载容器还延伸至所述工作电极层和所述参比电极层周围的部分所述保护层上。
具体的，所述参比电极层的形状为半环状结构，所述工作电极层的形状为圆形，作为本发明一种可替换的实施方式，工作电极层的形状为椭圆形。
具体的，所述参比电极层环绕所述工作电极层。
具体的，基片材料为pet聚酯材料，作为本发明一种可替换的实施方式，基片材料还可以为pvc片材、pp片材、abs片材和陶瓷材料等；具体的，基片用以承印其他电极层；
具体的，pet聚酯材料的厚度为0.5mm，作为本发明一种可替换的实施方式，pet聚酯材料厚度为0.2mm-0.5mm，具体为0.3mm或0.4mm。
具体的，工作电极层所用的材料为导电碳油墨，作为本发明一种可替换的实施方式，工作电极层所用的材料还可以为金、银或导电石墨烯油墨等。
具体的，参比电极层所用的材料为ag/agcl油墨，作为本发明一种可替换的实施方式，工作电极层所用的材料还可以为ag油墨。
具体的，导电线层的所用的材料为ag/agcl油墨，作为本发明一种可替换的实施方式，导电线层的所用的材料还可以为ag油墨。
具体的，保护层所用的材料为绝缘油墨。
上述电化学传感器制作过程：提供基片；在基片部分表面形成工作电极层；在所述基片部分表面形成参比电极层，所述参比电极层所述工作电极层的侧部；在工作电极层表面形成电子介体层；在电子介体层背向碳工作电极层的表面形成敏感膜；形成所述敏感膜之后，在所述参比电极和工作电极上方设置样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。
上述电化学传感器制作过程还包括：在所述基片上形成导电线层，所述导电线层与所述参比电极层连接；在形成敏感膜和电子介体层之前，在所述导电线层上形成保护层，所述保护层暴露出所述工作电极层和参比电极层；设置样品承载容器之后，所述样品承载容器还延伸至工作电极层和参比电极层周围的部分保护层上。
形成工作电极层、参比电极层、保护层和电极导线层的过程如下：
(1)用酒精彻底清洗基片材料表面，以去除材料表面的污染物，后用超纯水进行清洗(若有必要还可在超纯水中进行超声清洗去除残留物)。
(2)采用丝网印刷方式印刷碳浆油墨，经130℃干燥40min后，在基片上形成膜厚为20μm的工作电极层，工作电极层直径可根据反应体系的量做出改变，本实例中工作电极层为直径为4mm的两个圆形工作电极。工作电极层为试剂修饰(碳纳米管和敏感膜修饰)和样品进行扩增的反应区域。在其他实施例中，工作电极层和厚度和直径可以选择其他的数值，不做限定。
(3)在(2)的基础上印刷ag/agcl油墨，经120℃(可选的为90-120℃)干燥20min(可选的为10min-20min)后，形成膜厚为15μm的参比电极层和电极导线层，参比电极层用以和工作电极层构成电化学信号测试回路，电极导线层用作测试回路中的电子传导引线。
(4)在(3)的基础上，印刷绝缘油墨，在100℃-120℃条件下干燥1.5h-2h，形成保护层；在每次印刷过程中均需提前采用去离子水冲洗多次去除表面杂质，各层油墨印刷完毕后进行紫外线消毒，密闭干燥条件下进行储存。
通过(1)(2)(3)(4),制成包括工作电极层、参比电极层和电极导线层、保护层的电化学传感器，如图3所示为该传感器示意图，其中1为基片，2为工作电极层，3为参比电极层，4为电极保护层，5为电极导线层。
形成电子介体层和敏感膜的过程如下：
1、在工作电极层上形成电子介体层，本实施例中，电子介体层所用材料为单壁碳纳米管swcnts，用以实现电子信号的快速传递。
碳纳米管修饰方法可采用化学吸附法、复合试剂法、直接涂膜法和电化学聚合法等，本实例采用直接涂膜法，将单壁碳纳米管分散液(其中单壁碳纳米管的浓度为10wt％)5μl均匀涂覆于工作电极表面，将工作电极全部覆盖，后经自然干燥后在工作电极表面形成碳纳米管修饰层作为电子介体层；
2、在电子介体层背向碳工作电极层的表面形成敏感膜。具体的，碳纳米管修饰层作为电子介体层，相应的，在碳纳米管修饰层表面形成敏感膜。具体在碳纳米管修饰层修饰敏感膜方法：
a.配置聚氯乙烯(pvc)膜溶液，具体为由环己酮作为溶剂，聚氯乙烯作为溶质配置成聚氯乙烯浓度为20wt％的pvc溶液(可选的为10wt％-30wt％)。
b.将pvc溶液与离子载体和离子交换剂混合均匀制成混合液，具体为用pvc溶液作为溶剂，氢离子载体和离子交换剂作为溶质，混合液中离子交换剂的浓度为，本实施例为1.5mg/ml(可选的为1-3mg/ml)；氢离子载体浓度是1％(v/v)(可选的为0.3％-1.5％(v/v))；本实施例中氢离子载体是三正十二胺,具体可以选用氢离子载体ⅰ、氢离子载体ⅱ或氢离子载体ⅴ，本实施例为氢离子载体ⅰ。
c.本实例中取pvc溶液与离子载体和离子交换剂混合均匀制成混合液2μl(可选的为0.5-2μl)，采用滴涂法(还可以选择旋涂法或丝网印刷法)将上述混合液覆盖在碳纳米管修饰层表面，37℃条件下干燥即得敏感膜，最终形成的敏感膜厚为10μm-30μm。
3、样品装载器(也叫样品承载容器)既可作为微升级样品承载容器，又可作为样品反应观察窗，样品装载器采用pmma材料、石英玻璃、pe材料或pdms材料等透明材料，本实施例采用石英玻璃材料，样品装载池可利用胶黏剂、热压键合等方式固定于参比电极和工作电极上方，本实施例利用胶黏剂固定于参比电极和工作电极上方，在石英玻璃底部均匀涂覆胶黏剂形成胶黏层，然后放置于传感器工作电极周围，使样本装载区域覆盖工作电极和参比电极，胶黏层经50-70℃干燥处理后样品装载器即可固定封装在参比电极和工作电极上方，所形成的电化学核酸传感器如图1中第4步所示，样品装载器整体是一个立方体，长20mm宽10mm，设置有两个样品装载池，孔径均为4-6mm(本实施例为6mm)，深度为2-4mm(本实施例为4mm)，均可容纳10-40μl(本实施例为25μl)待测样品。电化学核酸传感器在密闭干燥条件下保存，在使用前用去离子水冲洗多次，干燥后并进行紫外线消毒，待测样品需在无菌条件下利用移液设备加到样品装载池中，然后对样品装载池进行无菌密封，样品装载池密封可采用生物级的自粘封口膜进行，将样品装载器上表面进行全部粘接覆盖，保证样品装载池中试剂体系避免发生生物污染，同时保证在扩增实验时不会出现样品因温度升高而产生蒸发泄漏污染。
总之，传感器的制备和使用过程主要包括6个关键制备过程：工作电极层、参比电极层、保护层和电极导线层丝网印刷，电子介体层(碳纳米管层)的形成(或修饰)，敏感膜的形成(或修饰)，样品装载器封装，样品装载，传感器密封。所设计的电生物传感器可以通过丝网印刷、改性、包装等方法批量生产，成本低，差异小。所制备的电化学核酸传感器既可通过电化学方法进行电学监测并记录核酸反应的进行过程，也可通过可视化观察法对反应前后样品的色度变化进行判断处理。
电化学核酸检测传感器必须在电子介体层(如碳纳米管修饰层)与工作电极之间形成连续的导电层，同时具有一定的表面粗糙度，以便于电荷的捕获和传输。为了实现信号的有效接收和传输，必须建立一个具有一定表面粗糙度的致密结构来降低德拜屏蔽效应。同时，为了避免潜离子或污染物的引入而影响信号检测，除了去除残留溶剂外，还需要在生物传感器制造和应用过程的每一个步骤之后对传感器进行预处理，如去离子水冲洗或紫外线消毒等。图1显示电化学传感器用以sars-cov-2检测的构建和功能化修饰过程示意图，并演示了样品封装反应过程。在核酸反应过程中，利用电化学技术可以实时记录核酸传感器中扩增反应的变化过程。
传感器的工作原理为：包括病毒样品的反应体系(例如包括sars-cov-2rna样品、4条lamp引物、链置换活性dna聚合酶、dntp，反应缓冲液，逆转录酶和甲基红)加入样品装载池后，在65℃条件下发生扩增反应(如环介导等温扩增反应)，反应过程中将导致氢离子浓度发生变化，氢离子接触到氢离子选择性敏感膜，将被其中的离子交换剂捕捉到，然后经离子载体将捕捉到的氢离子转运传输到电子介体层表面，并转换成电子形成电势，将在工作电极和参比电极两端形成电势差来反映离子浓度，从而可以采用开路电压法测量两个电极间的电压升降来判断是否发生扩增反应。
实施例2
一种检测病毒的装置，包括：上述的电化学传感器；检测模块，所述检测模块包括第一检测模块和第二检测模块中的至少一种；第一检测模块适于检测参比电极层和工作电极层之间的电压差；电势；第二检测模块适于检测待测样品的ph值。
实施例3运用实施例1得到的电化学传感器进行检测
一种检测病毒的方法，采用上述的检测病毒的装置,包括：将待测样品加入样品承载容器；采用第一检测模块获取参比电极层和工作电极层之间的电压差随着时间的变化，和/或，采用第二检测模块检测待测样品的ph值随着时间的变化。
阳性和阴性样品反应体系准备：阳性样品反应体系包括sars-cov-2rna、4条lamp引物、链置换活性dna聚合酶、dntp，反应缓冲液，逆转录酶和和指示剂，本实施例中指示剂为甲基红；作为本发明一种可替换的实施方式，指示剂还可以为甲基橙、甲基红、石蕊或酚酞；
阴性样品反应体系为将阳性样品反应体系中的sars-cov-2rna替换为去rnaddh2o。
将20μl阴性样品反应体系和20μl阳性样品反应体系，分别密封于核酸传感器两个样本装载池后，在65℃条件下进行扩增反应，扩增过程中随着反应的进行电压会发生变化，因此利用电化学中开路电压法记录扩增反应体系的实时电压变化，以达到记录扩增反应过程。如图2所示中阴性曲线在3000s后开始出现明显上升峰，即阴性扩增反应是在3000s之后才开始进行，而阳性曲线在1200s左右即开始出现明显上升峰，表示样品扩增反应在1200s左右已经在进行，对比阴性结果可以观察到明显的曲线区别，表明特殊rna扩增产物在实时曲线的存在下表现出反应活性，说明所设计的生物传感器可用于sars-cov-2rna的实时检测。同时阳性样品与阴性样品在扩增初始阶段试剂体系色度一致，阳性扩增反应后出现明显的色度变化，与阴性同时段的色度对比较为明显，阴性样品将在3000s后由最初微黄透明变为紫红透明色，颜色的转变肉眼也能清楚地看到，因此也可利用比色法进行反应体系阴阳性判断。因此，基于无标记核酸生物传感器，利用实时电化学监测和色度计双标准法，构建了一种检测sars-cov-2rna的新方法。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
1.一种用于检测病毒的电化学传感器，其特征在于，包括：基片，位于所述基片部分表面的工作电极层，位于所述工作电极层表面的电子介体层，位于所述电子介体层背向工作电极层的表面的敏感膜；参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；位于所述参比电极层和所述工作电极层上方的样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。
2.根据权利要求1所述的用于检测病毒的电化学传感器，其特征在于，所述敏感膜为含有离子载体和离子交换剂的聚合物膜；优选的，所述离子载体和所述离子交换剂中的离子指的是同种离子；离子载体和离子交换剂的比例为(100-300)：0.3-1.5，比例关系为mg/ml；所述电子介体层所用材料为碳纳米管、石墨烯、纳米金或纳米铂黑。
3.根据权利要求2所述的用于检测病毒的电化学传感器，其特征在于，所述聚合物膜为聚氯乙烯(pvc)膜、聚氨酯(pu)膜、聚醋酸乙烯(pva)膜或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)膜；所述离子载体为钠离子载体、氢离子载体、钙离子载体或钾离子载体；所述离子交换剂为聚苯乙烯、纤维素、琼脂糖或四硼酸钾；优选的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管，所述碳纳米管的直径为1nm-20nm。
4.根据权利要求1所述的用于检测病毒的电化学传感器，其特征在于，所述病毒为rna病毒或dna病毒；优选的，所述病毒为艾滋病病毒、乙肝病毒、冠状病毒或埃博拉病毒；更优选的，所述冠状病毒为sars-cov-2。
5.根据权利要求1所述的用于检测病毒的电化学传感器，其特征在于，还包括：位于所述基片上的导电线层，所述导电线层与所述参比电极层连接；保护层，所述保护层位于所述导电线层上且暴露出所述工作电极层和所述参比电极层；所述样品承载容器还延伸至所述工作电极层和所述参比电极层周围的部分所述保护层上。
6.根据权利要求1所述的用于检测病毒的电化学传感器，其特征在于，所述参比电极层的形状为半环状结构，所述工作电极层的形状为圆形或者椭圆形；所述参比电极层环绕所述工作电极层。
7.一种制备如权利要求1-6任一所述用于检测病毒的电化学传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：提供基片；在基片部分表面形成工作电极层；在所述基片部分表面形成参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；在工作电极层表面形成电子介体层；在电子介体层背向碳工作电极层的表面形成敏感膜；形成所述敏感膜之后，在所述参比电极和工作电极上方设置样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。
8.根据权利要求7所述的制备用于检测病毒的电化学传感器的方法，其特征在于，还包括：在所述基片上形成导电线层，所述导电线层与所述参比电极层连接；在形成敏感膜和电子介体层之前，所述导电线层上形成保护层，所述保护层暴露出所述工作电极层和参比电极层；设置样品承载容器之后，所述样品承载容器还延伸至工作电极层和参比电极层周围的部分保护层上。
9.一种检测病毒的装置，其特征在于，包括：权利要求1-6任一所述的电化学传感器；检测模块，所述检测模块包括第一检测模块和第二检测模块中的至少一种；第一检测模块适于检测参比电极层和工作电极层之间的电压差；电势；第二检测模块适于检测待测样品的ph值。
10.一种检测病毒的方法，采用权利要求8所述的检测病毒的装置,其特征在于，包括：将待测样品加入样品承载容器；采用第一检测模块获取参比电极层和工作电极层之间的电压差随着时间的变化，和/或，采用第二检测模块检测待测样品的ph值随着时间的变化。
技术总结