一种基于光阳极和光阴极一体的双模式光电化学生物传感器的制备与应用

文档序号:34595439发布日期:2023-06-28 20:24阅读:27来源:国知局

本发明涉及一种光电化学免疫传感器的制备与应用,具体说是一种snf-mos2/czts/bi2s3为参考电极和对电极,一种以cuins2-tga为传感平台,以ni4cu2为标记物的夹心型免疫传感器,本发明属于新型功能材料、生物传感。


背景技术:

1、降钙素原(pct)本质上是一类不含激素活性的前肽糖蛋白,健康人体内含有的无明显激素活性的pct十分稀少,通常为0.05ng/ml以下。pct浓度升高一般分为两种情况,即细菌感染和非细菌感染,细菌感染通常是指受到细菌感染刺激后,产生炎症反应,此时神经内分泌细胞(如胰腺组织、肺组织、甲状腺的c细胞)会产生并分泌pct。非细菌感染的情况大多伴随疾病的发生,比如肿瘤晚期、副癌综合征、川崎病、持续性心源性休克、急性病毒性腹泻病以及创伤和术后引起pct含量上升,确定是否为细菌感染以及抗菌药物的用量,需要对pct浓度进行准确检测。

2、光电化学免疫传感器是基于免疫传感器更加进步的一种分析检测技术,而且是免疫传感器中研究最早也较为成熟的一个分支,光电化学生物传感器基于激发光源和分析系统的分离,广泛应用于生物标记物的检测,电化学免疫传感器具有高选择性、高灵敏性和低检出限等优点,在免疫分析方面具有广泛的应用。

3、cuins2作为一种典型的三元p型半导体光敏材料带隙约为1.53ev,在光催化和生物医学领域应用广泛,因此选择高光活性的cuins2作为光电阴极材料;材料本身的也具有良好的电化学特性,可以加速电子间的传递速度,因而受到学术界和工业界的广泛关注;tga用来固定抗体提供了更多的活性位点;金属纳米酶ni4cu2被发现具有sod酶和cat酶的高水平催化活性。在此体系中将能够发生级联酶效应的ni4cu4作为标记物来实现阴极信号循环放大策略并且具有自由基清除功能能使氧化后的tmb从蓝色褪为无色,实现对pct的视觉检测。根据此方法构建的光电化学免疫传感器用于测定实际血清样本的pct浓度,表现出优异的稳定性和选择性,为pct的检测提供了一种新的方法。


技术实现思路

1、本发明的目的之一是制备一种以snf-mos2/czts/bi2s3为对电极和参考电极。

2、本发明的目的之二是制备一种以cuins2-tga为传感平台,以ni4cu2为标记物的夹心型免疫传感器。

3、本发明的目的之三是将该传感器用于pct的高灵敏、特异性检测。

4、本发明的技术方案如下:

5、1. 一种基于光阳极和光阴极一体的双模式光电化学生物传感器的制备方法如下:

6、(1) 将氧化铟锡(ito)玻璃被切割成0.8cmx2.0cm然后进行预处理作为电极使用,再使用去丙酮、乙醇和离子水进行超声清洗,清洗后在干燥箱中干燥;

7、(2) 将10 μl,1~3 mg/ml snf-mos2/czts/bi2s3溶液滴加在电极上,室温下干燥;

8、(3) 将10 μl,1~3 mg/mlcuins2-tga溶液滴加在电极上,室温下干燥;

9、(4) 将6 μl,1~2 μg/ml cea一抗滴加在电极上,室温下干燥之后,用pbs清洗,除去多余抗体,室温下干燥;

10、(5) 将3 μl,质量分数为1~2% bsa溶液滴加于电极上,用以封闭非特异性结合位点,干燥之后使用pbs洗去多余bsa,室温下干燥;

11、(6) 将6 μl,0. 1 pg/ml ~100 ng/ml一系列不同浓度的pct抗原标准溶液滴加于电极上,室温下干燥之后,用pbs清洗,除去多余抗原,室温下干燥;

12、(7) 将10μl,1~3 mg/ml ni4cu2 -ab2滴加于电极上,室温下干燥之后,用pbs清洗,除去多余二抗,室温下干燥。

13、2. 如权利1所述的一种基于光阳极和光阴极一体的双模式光电化学生物传感器的制备与应用,其所述的snf-mos2/czts/bi2s3材料的制备步骤如下:

14、(1) snf-mos2/czts的合成

15、采用改进的水热法合成了片状结构的snf-mos2/czts材料:首先,通过水热法合成了球形纳米花(snf)-mos2,将1~3mmol na2moo4和2~4mmoltaa溶于40~50ml去离子水中,搅拌半个小时,然后将溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中在160℃中保持24h,所得产品水洗后放入干燥箱中干燥,获得snf-mos2粉末,第二步,将1~3 mmolcu(no3)2·3h2o,1~3mmolzn(cooh)2·2h2o,1~3mmolsncl4·5h2o,4~6mmolh2ncsnh2和0.06~0.08gsnf-mos2产品置于24~26ml去离子水中,然后将产品置于聚四氟乙烯高压反应釜中在180℃下加热24h,应结束后等待溶液冷却至室温,8000 r/min离心收集产物并分别用超纯水和乙醇各洗涤3次,放置在60℃的真空烘箱中干燥过夜,取出后研磨成粉末,密封保存以备使用,获得snf-mos2/czts;

16、(2) bi2s3溶液的合成

17、根据文献合成了bi2s3,1~3molbi(no3)2·5h2o和4~6 molh2ncsnh2溶于70~90ml去离子水中,搅拌一个小时然后放入聚四氟乙烯高压反应釜中在160℃下反应24h,将产品水洗几次后干燥获得样品粉末;

18、(3) snf-mos2/czts/bi2s3的合成

19、通过剧烈搅拌制备了snf-mos2/czts/bi2s3:首先,将3~9 mg snf-mos2/czts与3~9mg bi2s3溶于30~40 ml水溶液中,然后将混合液超声10 min,在室温条件下搅拌过夜,之后通过离心收集并用超纯水洗涤三次,放置在60℃的真空烘箱中干燥过夜,获得snf-mos2/czts/bi2s3。

20、3. 如权利1所述的一种基于光阳极和光阴极一体的双模式光电化学生物传感器的制备与应用,其所述的cuins2-tga材料的制备步骤如下:

21、(1) cuins2的合成

22、采用水热法合成了cuins2材料:具体是将0.01~0.03m cucl、0.01~0.03m incl3、0.11~0.13m h2ncsnh2溶解在30~40ml乙二醇中搅拌后放入聚四氟乙烯高压反应釜中,将溶液在200℃下保持24h,8000 r/min离心收集产物并分别用超纯水和乙醇各洗涤3次,然后放在60℃真空干燥箱中过夜,获得cuins2的粉末产品;

23、(2) cuins2-tga的合成

24、通过剧烈搅拌制备了cuins2-tga,首先,将3~ 9 mgcuins2与1 ~3 mgtga溶于10~20ml水溶液中,然后在室温条件下搅拌过夜,之后通过离心收集并用超纯水洗涤三次,放置在60℃的真空烘箱中干燥过夜,获得cuins2-tga粉末产品。

25、4. 如权利1所述的一种基于光阳极和光阴极一体的双模式光电化学生物传感器的制备与应用,其所述的ni4cu2-ab2材料的制备步骤如下:

26、(1) ni4cu2的合成

27、水热法先合成了ni4cu2中空纳米球,将0.10~0.12mmol cu(no3)2·3h2o、0.20~0.30mmol ni (no3)2·6h2o溶于30~40ml异丙醇中,边搅拌边加入6~8 ml甘油,搅拌充分后导入聚四氟乙烯高压反应釜中在180℃中加热6 h,沉淀冷却至室温后依次用乙醇和去离子水洗涤几次,然后进行冷冻干燥一天,得到ni4cu2粉末产品;

28、(2) ni4cu2-ab2的合成

29、称取6 mg ni4cu2,加入3 ml pbs (ph=7.38)充分溶解之后,加入100 μl pct-ab2(10 μg/ml),4 ℃恒温振荡24 h,在4 ℃下离心,向得到的沉淀物中加入3 ml pbs溶液得到ni4cu2-ab2。

30、5. 如权利1所述的一种基于光阳极和光阴极一体的双模式光电化学生物传感器的制备与应用,其特征为用于pct的检测,检测步骤如下:

31、(1) 光电化学测试使用电化学工作站的双电极体系进行测试,所有的电化学测量都采用传统的双电极系统:所制备snf-mos2/czts/bi2s3的作为参考对电极和对电极,所制备的光电化学免疫传感器为工作电极,通过恒电位电解i-t曲线法在ph为7.38的pbs缓冲液中进行电化学测量;

32、(2) 在10 ml、ph 6.0 ~ 9.2的pbs缓冲溶液中,通过电化学方法,检测对不同浓度的pct标准溶液产生的电化学信号,绘制工作曲线;

33、(3) 可视化检测采用uv-vis光谱进行测试,显色反应是含有tmb的hac-naac(ph=4.9)缓冲溶液进行,褪色反应是在将电极进入蓝色缓冲溶液30min后进行的uv-可见光测量,检测对不同浓度的pct标准溶液产生的紫外吸收信号,绘制工作曲线;

34、(4) 将待测pct样品溶液代替pct标准溶液进行测定。

35、本发明的有益成果:

36、(1) 本发明采用cuins2-tga作为基底材料,其具有优异的电化学活性和较低的电荷转移电阻,同时能够更大限度的结合抗体,具有较高且稳定的电化学信号,提高了检测pct的灵敏度;

37、(2) 采用ni4cu2作为标记物,具有过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和自由基清除功能,与二抗进行孵化,表现出了优异的光电化学性能,还能使氧化后的tmb褪色,实现视觉检测;

38、(3) 本发明采用snf-mos2/czts/bi2s3为对电极和参考电极、cuins2及ni4cu2复合材料构建的超灵敏光电化学免疫传感器,基于此构建的传感器可应用于pct的临床检测,具有操作简单,检测快速,信号线性范围宽(0.1 pg/ml ~ 100 ng/ml)和检出限低(0.03 pg/ml)的优点。

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