本发明涉及一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法,以微米花状BiOBr为载体,以巯基乙酸为连接剂,原位生长Ag2S纳米粒子,得到BiOBr/Ag2S复合材料,制备一种检测胰岛素的光电化学传感器,属于新型功能纳米复合材料和生物传感器检测技术领域。
背景技术:
胰岛素是人体中的重要激素,其可以促进人体对葡萄糖有效利用。然而,一些疾病、严重烧伤等情况下,人体可能会出现单位胰岛素功能下降和胰岛β细胞阻碍对胰岛素分泌能力的不良状况。所以,针对这两种情况,及时且准确的检测血清中胰岛素的含量水平,对这一类疾病检测、对人体状况的监测以及对疾病程度的评估都有着重要的意义。
光电化学免疫传感器是一种较为新颖、发展迅速的传感器,它兼具了光化学方法和电化学技术的优势,不仅具有更高的灵敏度和低的背景干扰,而且还有装置简单、检测样品用量少、成本低和操作方便等优点,本发明制备了一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器。
本发明采用水热法制备微米花状的BiOBr材料,以巯基乙酸作为连接剂,通过原位生长的方式在BiOBr材料表面原位生长Ag2S纳米粒子,制备得到BiOBr/Ag2S复合材料,该复合材料具有非常优异的光电化学活性,提高了传感器的灵敏度,扩宽了线性范围,有效地降低了传感器的检出限,实现了对胰岛素的超灵敏分析。该方法具有成本低、灵敏度高、特异性好、检测快速等优点,而且制备过程较为简单,有效克服了目前胰岛素检测方法的不足。
技术实现要素:
本发明的目的之一是以巯基乙酸为连接剂,在BiOBr结构材料上,原位生长Ag2S纳米材料,得到BiOBr/Ag2S复合材料。
本发明的目的之二是基于BiOBr/Ag2S复合材料为基底,构建了一种无标记,超灵敏的光电化学免疫传感器,实现胰岛素的灵敏检测。
本发明的技术方案如下:
1. 一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
(1)将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min,然后用高纯氮气吹干;将5~15 μL的1~6 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面,自然晾干后,将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中,300~500°C煅烧30~90 min,然后冷却至室温;
(2)取3 μL的0.05~0.2 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上,反应20~40 min后用超纯水冲洗,自然晾干;
(3)取3 μL的0.01~0.1 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面,避光反应30 min后用超纯水冲洗;随后,滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面,室温下反应20~60 min,然后超纯水冲洗,自然晾干;
(4)滴加4 μL的0.5~1.5 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面,室温下反应0.5~2 h,超纯水冲洗,自然晾干;
(5)依次滴加4 μL的胰岛素抗体,0.5~3%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面,封闭非特异性结合位点,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干;
(6)滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干。
2. 微米花状BiOBr材料的制备
(1)将1.0~3.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于20~100 mL乙二醇中,加入1.5~3.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB,搅拌30~90 min以上,使其能均匀分散在溶液中;
(2)将混合溶液转移到反应釜中,100~200°C下反应4~12 h,将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后,50~80°C下干燥2~24 h,干燥的粉末转移到马弗炉中300~500°C煅烧2~6 h,制得微米花状BiOBr材料。
本发明的有益成果
(1)微米花状BiOBr的使用,为Ag2S纳米粒子的生长提供了较大的比表面积,巯基乙酸的使用,有助于Ag2S的原位生长,从而制备了光电化学活性优异的BiOBr/Ag2S复合材料。
(2)BiOBr/Ag2S复合材料作为检测抗体结合的基底材料,扩展了传感器的线性范围,降低了检测限,实现了超灵敏检测。
实施例1一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
(1)将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min,然后用高纯氮气吹干;将5 μL的1 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面,自然晾干后,将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中,300°C煅烧30 min,然后冷却至室温;
(2)取3 μL的0.05 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上,反应20 min后用超纯水冲洗,自然晾干;
(3)取3 μL的0.01 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面,避光反应30 min后用超纯水冲洗;随后,滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面,室温下反应20 min,然后超纯水冲洗,自然晾干;
(4)滴加4 μL的0.5 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面,室温下反应0.5 h,超纯水冲洗,自然晾干;
(5)依次滴加4 μL的胰岛素抗体,0.5%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面,封闭非特异性结合位点,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干;
(6)滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干。
实施例2 一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
(1)将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min,然后用高纯氮气吹干;将10 μL的4 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面,自然晾干后,将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中,400°C煅烧60 min,然后冷却至室温;
(2)取3 μL的0.1 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上,反应30 min后用超纯水冲洗,自然晾干;
(3)取3 μL的0.05 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面,避光反应30 min后用超纯水冲洗;随后,滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面,室温下反应40 min,然后超纯水冲洗,自然晾干;
(4)滴加4 μL的1.0 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面,室温下反应1 h,超纯水冲洗,自然晾干;
(5)依次滴加4 μL的胰岛素抗体,1%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面,封闭非特异性结合位点,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干;
(6)滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干。
实施例3一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
(1)将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min,然后用高纯氮气吹干;将15 μL的6 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面,自然晾干后,将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中,500°C煅烧90 min,然后冷却至室温;
(2)取3 μL的0.2 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上,反应40 min后用超纯水冲洗,自然晾干;
(3)取3 μL的0.1 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面,避光反应30 min后用超纯水冲洗;随后,滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面,室温下反应60 min,然后超纯水冲洗,自然晾干;
(4)滴加4 μL的1.5 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面,室温下反应2 h,超纯水冲洗,自然晾干;
(5)依次滴加4 μL的胰岛素抗体,3%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面,封闭非特异性结合位点,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干;
(6)滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面,超纯水冲洗,4°C冰箱中晾干。
实施例4 微米花状BiOBr材料的制备
(1)将1.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于20 mL乙二醇中,加入1.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB,搅拌30 min以上,使其能均匀分散在溶液中;
(2)将混合溶液转移到反应釜中,100°C下反应4 h,将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后,50°C下干燥24 h,干燥的粉末转移到马弗炉中300°C煅烧2 h,制得微米花状BiOBr材料。
实施例5 微米花状BiOBr材料的制备
(1)将2.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于60 mL乙二醇中,加入2.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB,搅拌60 min以上,使其能均匀分散在溶液中;
(2)将混合溶液转移到反应釜中,150°C下反应8 h,将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后,65°C下干燥12 h,干燥的粉末转移到马弗炉中400°C煅烧4 h,制得微米花状BiOBr材料。
实施例6 微米花状BiOBr材料的制备
(1)将3.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于100 mL乙二醇中,加入3.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB,搅拌90 min以上,使其能均匀分散在溶液中;
(2)将混合溶液转移到反应釜中,200°C下反应12 h,将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后,80°C下干燥2 h,干燥的粉末转移到马弗炉中500°C煅烧6 h,制得微米花状BiOBr材料。