利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，基于石墨烯的复合衬底包括基底、位于基底表面的金属纳米阵列结构以及位于金属纳米阵列结构表面的石墨烯，包括以下步骤：将肽的背景溶液与金属纳米阵列结构表面的石墨烯接触，然后挥发掉背景溶液中的水；对上述处理过的复合衬底进行拉曼光谱检测，根据拉曼光谱谱图对所述肽进行定性或半定量检测。本发明专利技术方法快速简捷、成本低、特异性和灵敏度高，无需结合标记物。

A method for detecting peptides based on graphene based composite substrates

The present invention relates to a method for detecting peptides using a graphene-based composite substrate comprising a substrate, a metal nanoarray structure located on the substrate surface, and a graphene located on the surface of a metal nanoarray structure, comprising the following steps: the background solution of a peptide and a metal nanoarray structure table. The surface graphene contacts, and then evaporates the water from the background solution; Raman spectroscopy is used to detect the above treated composite substrate, and qualitative or semi-quantitative detection of the peptide is carried out according to the Raman spectra. The method is fast and simple, low cost, high specificity and sensitivity, and does not need to combine markers.

【技术实现步骤摘要】
利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法
本专利技术涉及生物分子检测
，尤其涉及一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法。
技术介绍
肽是蛋白质水解的中间产物，是α－氨基酸以肽键连接在一起而形成的化合物。通常由10～100氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫多肽，也有文献把由2～10个氨基酸组成的肽称为寡肽(小分子肽)，10～50个氨基酸组成的肽称为多肽，由50个以上的氨基酸组成的肽就称为蛋白质。人体内肽的种类繁多，广泛存在于自然界中，并对人体有着重要的生理作用，在免疫功能、信息传导、细胞分泌、前体信号、疾病发生及治疗等方面均有很大的研究应用价值。在对肽的研究过程中，必然会涉及肽的检测。目前，检测肽的主要手段为高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)、质谱(MS)及其联用技术，这些技术检测灵敏度高，但需要复杂精密仪器，成本高，制样过程复杂，需要对样本进行复杂的前处理，操作技术要求高，无法满足简单、快速的检测肽。专利US62444913公开了一种基于拉曼表面增强光谱检测细菌的装置和方法，US62364053公开了一种基于拉曼表面增强光谱检测循环肿瘤细胞的装置和方法，US62470065公开了一种利用可扩展细胞培养基质培养细胞的装置和方法，US62477117公开了一种用于无标签检测和识别细胞的装置和方法，US62619610公开了一种基于细胞和体液的分子生物标志物的方法和系统。以上这些方法均不涉及肽的快速简捷的检测方法。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，该方法快速简捷、成本低、特异性和灵敏度高，并且无需结合标记物。本专利技术提供了一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，基于石墨烯的复合衬底包括基底、位于基底表面的金属纳米阵列结构以及位于金属纳米阵列结构表面的石墨烯，包括以下步骤：(1)将肽的背景溶液与金属纳米阵列结构表面的石墨烯接触，然后挥发掉背景溶液中的水；(2)对经步骤(1)处理过的复合衬底进行拉曼光谱检测，根据拉曼光谱谱图对肽进行定性或半定量检测。进一步地，在步骤(1)中，背景溶液为水溶液，肽在水溶液中的浓度至少为10-11mol/L。进一步地，水溶液使用灭菌蒸馏水作为溶剂。进一步地，在步骤(1)中，背景溶液为模拟体液，肽在模拟体液中的浓度至少为10-11mol/L。进一步地，在步骤(1)中，背景溶液为牛血清，肽在牛血清中的浓度至少为10-11mol/L。进一步地，在步骤(1)中，背景溶液为牛血浆，肽在牛血浆中的浓度至少为10-8mol/L。进一步地，在步骤(1)中，肽为神经肽、神经降压素多肽、降钙素基因相关肽、P物质和脑啡肽中的一种或几种。进一步地，在步骤(1)中，肽的分子量为10000Da以下。进一步地，在步骤(1)中，将肽的背景溶液滴加到复合衬底表面，以使其与石墨烯接触。进一步地，在步骤(1)中，在室温(10-30℃)下晾干复合衬底，使得背景溶液中的水挥发干。进一步地，在步骤(2)中，拉曼光谱检测的激光波长为633nm，激光功率为6-8mW，扫描时间1-5s，扫描次数1-5次，关闭电磁增益，50μm狭缝。进一步地，在步骤(2)中，拉曼光谱检测的范围为600cm-1～3500cm-1。本专利技术利用二维材料-石墨烯制备SERS复合衬底，涉及SERS检测技术，在金属纳米阵列结构表面，在激发区域内，由于待测样品(肽)表面或近表面的电磁场的增强导致石墨烯表面吸附的待测样品分子的拉曼散射信号大大增强，从而定性的研究物质分子结构或半定量的研究物质的其他性质。石墨烯具有较好的亲生物活性有利于肽与复合衬底结合，并且石墨烯可以进一步增强待测样本的拉曼散射信号，属于化学增强。此外，将石墨烯转移到金属纳米阵列结构表面可以增强金属纳米结构的稳定性，石墨烯位于金属纳米阵列结构的上层，当用拉曼光谱仪检测肽时，会同时获得石墨烯的特征峰，因此可以参照石墨烯特征峰G峰的峰强对样本实现半定量检测，突破原有SERS技术只可对样本定性检测的局限。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：(1)本专利技术使用基于石墨烯的表面增强拉曼复合衬底检测肽时无需对样品进行复杂的样本前处理，成本低，可快速检测肽；(2)本专利技术采用的二维材料石墨烯SERS复合衬底，使得拉曼信号强度得到了极大的增强，并且可以参照石墨烯特征峰G峰的强度对肽进行定性和半定量检测；(3)本专利技术可实现单分子灵敏度检测，对肽的检测限为10-11M，灵敏度高，特异性高、简捷快速、成本低，并且无需结合标记物(label-free)。(4)本专利技术可实现不同背景溶液下对肽的检测。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术使用的石墨烯的复合衬底的结构示意图及SEM图；图2是本专利技术实施例1中基于石墨烯的复合衬底使用拉曼检测仪对神经降压素检测得到的拉曼光谱谱图；图3是本专利技术实施例2中基于石墨烯的复合衬底使用拉曼检测仪对神经肽P物质检测得到的拉曼光谱谱图；图4是运用自主编写的PCA程序对神经肽P物质和神经降压素的分析结果；附图标记说明：1-基底；2-金纳米阵列结构；3-单层石墨烯。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术以下实施例中，所使用的检测衬底为基于石墨烯的复合衬底，包括基底1、位于基底1表面的金属纳米阵列结构2(厚度10nm)以及位于金属纳米阵列结构2表面的单层石墨烯3(厚度0.5nm)，其剖面结构如图1a所示，图1b为复合衬底SEM俯视图，图中标尺为200纳米。实施例1取适量的神经降压素(NT)悬浮于灭菌的蒸馏水中，配制成浓度为10-6M的混悬液，然后用移液枪吸取1μL滴加到基于石墨烯的复合衬底上，放于室温下自然挥干混悬液中的蒸馏水。设置检测条件，检测样本：对上述制备的检测样本进行拉曼光谱检测，选择波长为633nm的激光，设置激光功率为8mW，扫描时间2s，扫描次数3次，电磁增益关闭，50μm狭缝，检测范围600cm-1-3500cm-1。在上述的检测条件下快速检测神经降压素，即得到如图2所示的拉曼光谱谱图，从图中可看出，该拉曼谱的信噪比较好。当神经降压素多肽与复合衬底接触时，由于石墨烯的亲生物活性，可以使生物分子与石墨稀结合的更紧密。又由于金纳米阵列结构的特性，可以使位于灵敏区的神经降压素多肽在激光的作用下产生SERS效应，得到SERS信号，获得神经降压素的拉曼光谱谱图。实施例2取适量的P物质(SP)悬浮于灭菌的蒸馏水中，配制成浓度为10-6M的混悬液，然后用移液枪吸取1μL滴加到基于石墨烯的复合衬底上，放于室温下自然挥干混悬液中的蒸馏水。按照实施例1中的检测条件对上述样本进行拉曼光谱检测，即得到如图3所示的拉曼光谱谱图，从图中可看到SP的多个特征峰，分别为818cm-1(C-H面外弯曲振动峰)、994cm-1(对称苯基环呼吸振动峰)、1022cm-1(C-H面内弯曲振动峰)、1196cm-1(C-C6H5伸缩振动峰)、1427cm-1(CH2的剪切振动峰)、1596cm-1(C＝C伸缩振动峰)、1663cm-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，所述基于石墨烯的复合衬底包括基底、位于所述基底表面的金属纳米阵列结构以及位于所述金属纳米阵列结构表面的石墨烯，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述肽的背景溶液与所述金属纳米阵列结构表面的石墨烯接触，然后挥发掉背景溶液中的水；(2)对经步骤(1)处理过的复合衬底进行拉曼光谱检测，根据拉曼光谱谱图对所述肽进行定性或半定量检测。

【技术特征摘要】
1.一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，所述基于石墨烯的复合衬底包括基底、位于所述基底表面的金属纳米阵列结构以及位于所述金属纳米阵列结构表面的石墨烯，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述肽的背景溶液与所述金属纳米阵列结构表面的石墨烯接触，然后挥发掉背景溶液中的水；(2)对经步骤(1)处理过的复合衬底进行拉曼光谱检测，根据拉曼光谱谱图对所述肽进行定性或半定量检测。2.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述背景溶液为水溶液，所述肽在水溶液中的浓度至少为10-11mol/L。3.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述背景溶液为模拟体液，所述肽在模拟体液中的浓度至少为10-11mol/L。4.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述背景溶液为牛血清，所述肽在牛血清中的浓度至少为10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李微，谢亚宏，梁欧文，白煜，
申请(专利权)人：西安交通大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32