一种用于检测17β-雌二醇的光电适配体传感器的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检测17β-雌二醇的光电适配体传感器的制备方法，所述光电适配体传感器以制备的硒化镉纳米粒子修饰二氧化钛纳米管作为基体电极，用壳聚糖和戊二醛将电极表面功能化后，将17β-雌二醇适配体滴于电极表面，制备得到17β-雌二醇的光电适配体传感器。与现有技术相比，本发明专利技术将具有特异性识别能力17β-雌二醇适配体和超灵敏的光电分析技术结合用于对环境内分泌干扰物17β-雌二醇的检测，不仅能获得了高的灵敏度，而且能抵制复杂基体环境的干扰获得高的选择性，在用于低浓度17β-雌二醇的检测中，获得了宽的工作曲线范围5×10-13-15×10-12mol/L，最低检测限可达3.3×10-14mol/L。且该17β-雌二醇传感器制备方法简单，成本低，稳定性及重现性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境监测
与纳米修饰电极，尤其是涉及一种用于检测17β-雌二醇的光电适配体传感器的制备方法。
技术介绍
内分泌干扰物对人体和其他生物体的内分泌功能有严重的影响，近几年倍受关注，其中17β-雌二醇被认为是对人体和动物内分泌系统危害最大的一种环境内分泌物。它是一种天然的雌性激素，主要来源于人类或家畜的排泄物，以及含有人工合成激素药物的使用和排放。当17β-雌二醇通过食物链从外部环境进入人体和其他生物体后会，干扰正常的生理过程，影响人的生长发育，降低男性出生率，增长肿瘤的病发机会，近几年对它的研究受到全世界的广泛关注。因此，建立一种快速的，灵敏的分析方法具有非常重要的意义。目前，测定17β-雌二醇的方法主要有传统仪器分析方法例如HPLC，GC，这些方法具有好的灵敏度和准确性，然而分析过程往往非常复杂，费力且耗时。Seifert etal提出的酶联受体分析法(ELRA）主要利用人类的雌激素受体(hER)结合雌激素物质的特性，测定17β-雌二醇，然而雌激素受体对其他的外源雌激素均具有强的亲和作用，所以该方法无法实现选择性检测。之后，报道了基于抗体的酶联免疫传感器对17β-雌二醇测定，该方法的选择性比酶联受体法有了很大的提高，但是由于抗体本身需要在生物体内提取，提取纯化过程复杂、昂贵，且稳定性差，限制了其广泛地使用。适配体，它具有类似于抗体的性质，是通过SELEX技术筛选出具有高度专一性结合靶物质的一系列短链核苷酸序列，同时它又有大量优于抗体的性质，如它可在体外化合成，合成周期短，不需要复杂的提取步骤，且稳定性好。由于其独特的性能，基于不同方法发展的适配体传感器具有广泛地应用前景。自17β-雌二醇适配体被筛选出来后，用于17β-雌二醇测定的适配体传感器已有大量报道。如荧光法，比色法，电化学适配体传感器等。其中荧光适配体传感器需要对适配体进行荧光基团标记来获得响应信号，然后标记过程复杂，费时且可能影响17β-雌二醇和适配体间的亲和性。比色适配体传感器，方法简单，快速，但往往灵敏度较低。而电化学方法由于其方法简单、快速，且灵敏度高，对环境友好，宜实现在线监测等优点受到了越来越多的应用。在此基础上，发展起来的一光电分析法既具有光学方法又具有电化学方法的优点，且由于其具有光激发和电流检测不同的信号转化形式，所以它是一种超灵敏的分析方法。因此，我们设想将超灵敏的光电分析方法与具有高亲和力的17β-雌二醇适配体结合构筑一种光电适配体传感器，用于实现高灵敏度，高选择性检测17β-雌二醇，以此构筑的光电适配体传感器恰好满足环境水体中痕量17β-雌二醇检测的迫切要求。在本专利技术中我们选用在Ti基底上直立有序生长TiO2 NTs作为光学材料，由于TiO2 NTs具有好的光电稳定性，大的比表面积，好的生物兼容性等优点，使其成为光电传感器设计的一种理想的传感材料。然而，由于TiO2 NTs具有较宽的带隙，只能吸收400纳米以下的可见光，这会使修饰在TiO2 NTs表面的生物分子失活，在某种程度上限制了它在生物光电传感器设计中的直接应用，需要用窄带的光电材料与TiO2 NTs复合以实现可见光下下的生物传感。因此我们将窄带的半导体材料CdSe通过简单的电化学沉积法一步修饰在TiO2 NTs的内外，之后利用壳聚糖-戊二醛作为交联剂通过交连耦合的方法将17β-雌二醇适配体修饰在复合的CdSe NPs-TiO2 NTs纳米材料电极上成功地构筑了光电适配体传感器。当17β-雌二醇存在时，在传感界面形成了17β-雌二醇-适配体配合物，使电极表面的空间位阻增大，从而使光电流发生明显变化，实现了在可见光下对17β-雌二醇定量测定。由此建立了一种光电适配体传感器的方法检测环境中低浓度的17β-雌二醇。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备简单、成本低廉、检测速度快、高灵敏度高选择性的用于检测17β-雌二醇的光电适配体传感器的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：用于检测17β-雌二醇的光电适配体传感器的制备方法，所述光电适配体传感器以硒化镉纳米粒子（CdSe NPs）修饰二氧化钛纳米管（TiO2  NTs）为基体电极，在二氧化钛纳米管内外修饰具有专一性识别能力的17β-雌二醇适配体作为探针，并与光电分析技术结合构筑了一种简单、快速的光电适配体传感器，所述光电适配体传感器可实现高灵敏度和高选择性检测17β-雌二醇；具体步骤如下： （1）钛板依次用不同细度的磨砂纸机械打磨，接着将其放入二次蒸馏水和乙醇溶液中分别进行超声清洗5～10 min。然后将所得钛板用18%的HCl刻蚀10 min；之后将其放在两电极体系中进行阳极化，铂片作阴极，钛板作阳极，两电极间间距为1 cm, 外加槽电压为40 V，在25℃温度时，阳极化2～3 h；电解液采用0.3 wt% NH4F和3.0 Vol% H2O 的乙二醇溶液。阳极化后的TiO2 NTs 用二次蒸馏水冲洗并在氮气气氛中吹干。之后将其置于管式炉中在氧气气氛下500 ℃烧结，得到晶形化的TiO2 NTs。（2）将步骤(1)制备得到的TiO2 NTs放入三电极体系，TiO2 NTs为工作电极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，电解液为0.1 mol/L硫酸镉，0.1 mol/L无水硫酸钠和1.0 mmol/L二氧化硒，在-0.7 V的恒电压下，沉积1～2 h；将CdSe NPs均匀的沉积在TiO2 NTs的管内外，得到CdSe NPs-TiO2 NTs电极，并将CdSe NPs-TiO2 NTs电极在氮气气氛中，300 ℃下烧结；（3）将步骤(2)得到的CdSe NPs-TiO2 NTs电极留有1cm×1cm大小的电极面积，将1 %乙酸的壳聚糖溶液滴在1 cm2 的CdSe NPs-TiO2 NTs电极上，在40 ℃恒温下干燥。之后用0.1 mol/L NaOH 和去离子水冲洗数次，并干燥。然后将5 %的戊二醛溶液滴在CdSe NPs-TiO2 NTs电极表面，室温下，反应30 min，用去离子水冲洗并干燥。（4）取末端氨基修饰的17β-雌二醇适配体，滴于步骤(3)所得附有壳聚糖和戊二醛的NPs-TiO2 NTs电极表面，在4 ℃下反应12～18 h。并冲洗以去除物理吸附的适配体，然后用牛血清蛋白堵塞未键合的戊二醛活性位点，以避免非特性吸附，得到17β-雌二醇适配体修饰的CdSe NPs-TiO2 NTs的传感器，不用时，将其置于0.1 mol/L  PBS（pH 7.41）的缓冲溶液。本专利技术中，步骤（1）中二氧化钛纳米管烧结时的升温和冷却速率为2 ℃/min，步骤（2）中CdSe NPs-TiO2 NTs电极烧结时的升温和冷却速率为2 ℃/min。本专利技术中，步骤（4）中所用的牛血清蛋白的浓度为3%（w/v）。本专利技术制得的光电适配体传感器对17β-雌二醇具有专一性的识别能力，避免了检测过程中其他内分泌物的干扰，并且该传感器具有高的灵敏度和良好的重现性。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测17β‑雌二醇的光电适配体传感器的制备方法，其特征在于所述光电适配体传感器以硒化镉纳米粒子（CdSe NPs）修饰二氧化钛纳米管（TiO2  NTs）为基体电极，在二氧化钛纳米管内外修饰具有专一性识别能力的17β‑雌二醇适配体作为探针，并与光电分析技术结合构筑了一种简单、快速的光电适配体传感器，所述光电适配体传感器可实现高灵敏度和高选择性检测17β‑雌二醇；具体步骤如下： （1）钛板依次用不同细度的磨砂纸机械打磨，接着将其放入二次蒸馏水和乙醇溶液中分别进行超声清洗5～10 min；然后将所得钛板用18%的HCl刻蚀10 min；之后将其放在两电极体系中进行阳极化，铂片作阴极，钛板作阳极，两电极间间距为1 cm, 外加槽电压为40 V，在25℃温度时，阳极化2～3 h；电解液采用0.3 wt% NH4F和3.0 Vol% H2O 的乙二醇溶液；阳极化后的TiO2 NTs 用二次蒸馏水冲洗并在氮气气氛中吹干；之后将其置于管式炉中在氧气气氛下500 ℃烧结，得到晶形化的TiO2 NTs；（2）将步骤(1)制备得到的TiO2 NTs放入三电极体系，TiO2 NTs为工作电极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，电解液为0.1 mol/L硫酸镉，0.1 mol/L无水硫酸钠和1.0 mmol/L二氧化硒，在‑0.7 V的恒电压下，沉积1～2 h；将CdSe NPs均匀的沉积在TiO2 NTs的管内外，得到CdSe NPs‑TiO2 NTs电极，并将CdSe NPs‑TiO2 NTs电极在氮气气氛中，300 ℃下烧结；（3）将步骤(2)得到的CdSe NPs‑TiO2 NTs电极留有1cm×1cm大小的电极面积，将1 %乙酸的壳聚糖溶液滴在1 cm2 的CdSe NPs‑TiO2 NTs电极上，在40 ℃恒温下干燥；之后用0.1 mol/L NaOH 和去离子水冲洗数次，并干燥；然后将5 %的戊二醛溶液滴在CdSe NPs‑TiO2 NTs电极表面，室温下，反应30 min，用去离子水冲洗并干燥；（4）取末端氨基修饰的17β‑雌二醇适配体，滴于步骤(3)所得附有壳聚糖和戊二醛的NPs‑TiO2 NTs电极表面，在4 ℃下反应12 ～18 h；并冲洗以去除物理吸附的适配体，然后用牛血清蛋白堵塞未键合的戊二醛活性位点，以避免非特性吸附，得到17β‑雌二醇适配体修饰的CdSe NPs‑TiO2 NTs的传感器，不用时，将其置于0.1 mol/L PBS（pH 7.41）的缓冲溶液。...

【技术特征摘要】
1.一种用于检测17β-雌二醇的光电适配体传感器的制备方法，其特征在于所述光电适配体传感器以硒化镉纳米粒子（CdSe NPs）修饰二氧化钛纳米管（TiO2  NTs）为基体电极，在二氧化钛纳米管内外修饰具有专一性识别能力的17β-雌二醇适配体作为探针，并与光电分析技术结合构筑了一种简单、快速的光电适配体传感器，所述光电适配体传感器可实现高灵敏度和高选择性检测17β-雌二醇；具体步骤如下： 
（1）钛板依次用不同细度的磨砂纸机械打磨，接着将其放入二次蒸馏水和乙醇溶液中分别进行超声清洗5～10 min；然后将所得钛板用18%的HCl刻蚀10 min；之后将其放在两电极体系中进行阳极化，铂片作阴极，钛板作阳极，两电极间间距为1 cm, 外加槽电压为40 V，在25℃温度时，阳极化2～3 h；电解液采用0.3 wt% NH4F和3.0 Vol% H2O 的乙二醇溶液；阳极化后的TiO2 NTs 用二次蒸馏水冲洗并在氮气气氛中吹干；之后将其置于管式炉中在氧气气氛下500 ℃烧结，得到晶形化的TiO2 NTs；
（2）将步骤(1)制备得到的TiO2 NTs放入三电极体系，TiO2 NTs为工作电极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，电解液为0.1 mol/L硫酸镉，0.1 mol/L无水硫酸钠和1.0 mmol/L二氧化硒，在-0.7 V的恒电压下，沉积1～2 h；将CdSe NPs均匀的沉积在TiO2 N...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国华，范丽芳，史慧杰，刘梅川，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31