一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的光电化学传感器的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器的制备方法及应用，属于新型功能材料、生物传感检测技术领域。本发明专利技术具体是在电极上将具有光电催化活性的Au@TiO2核壳纳米材料与Bi2S3纳米棒复合，制备无标记型光电化学传感器，实现对乳腺癌标志物CA15-3的快速、超灵敏检测。该方法对乳腺癌的早期诊断及愈后判断具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器的制备方法及应用。具体是在电极上将具有光电催化活性的Au@TiO2核壳纳米材料与Bi2S3纳米棒复合，制备无标记型光电化学传感器，实现对乳腺癌标志物CA15-3的快速、超灵敏检测。属于新型功能材料与生物传感检测

技术介绍
光致电化学检测是生物分析中一种新兴的检测方法。光致电化学检测过程中，光为激发信号，电信号作为检测信号。由于激发信号和检测信号的完全分离使得背景信号的降低，光致电化学具有比传统的电化学方法更高的灵敏度。因此，将免疫分析技术与光电检测技术结合，能够大大提高被测物检测的灵敏度，实现高灵敏检测。此外，与荧光、化学发光等光学检测方法复杂、昂贵的光学检测装置和复杂的影像识别软件对比，光致电化学检测装置具有简单和成本低等优点。近几年来，光电化学传感器已广泛应用于疾病分析、环境治理与食品检测中。TiO2是一种在光催化、太阳能电池以及燃料电池等方面应用广泛的半导体材料。然而由于TiO2宽的禁带宽度（3.2 eV），只能在紫外光区被有效激发，因此在可见光区的光电转换效率极低。Bi2S3拥有窄的禁带宽度（1.6 eV），将其与TiO2复合可增强其在可见光的光电转换效率。此外，Au@TiO2核壳结构中Au的引入可增强光电子的传输速度，从而提高材料的光电性能。本专利技术以Au@TiO2/Bi2S3纳米材料为光活性基底，制备无标记型免疫传感器，实现对乳腺癌标志物CA15-3的高灵敏检测。此外，该传感器应用于其他肿瘤标志物的分析检测。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的光电化学传感器的制备。本专利技术的目的之二是将该光电化学免疫传感器应用于乳腺癌标志物CA15-3的高灵敏检测。本专利技术的技术方案1. 一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器的制备方法（1）Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的制备，将ITO导电玻璃切割至2 cm × 0.5 cm大小，依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30 min，用氮气吹干；将6 μL、3 mg/mL的Au@TiO2溶液滴加到电极表面，室温条件下自然晾干，将6 μL、3~5 mg/mL的Bi2S3溶液滴加到电极表面，室温条件下晾干；（2）滴加6 μL、8~12 μg/mL的CA15-3捕获抗体Ab1于电极表面，4℃冰箱中晾干，超纯水冲洗；（3）滴加3 μL、质量分数为0.5 ~ 2.0 %的BS溶液A于电极表面，以封闭电极表面上非特异性活性位点，4℃冰箱中晾干；（4）用超纯水清洗，晾至湿润状态，将6 μL、0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL不同浓度的CA15-3溶液滴涂于电极表面，使其与CA15-3捕获抗体发生特异性免疫反应，4℃冰箱中孵化1 h，用超纯水冲洗以除去未结合的CA15-3，室温下晾干，制得一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器。2．Au@TiO2的制备（1）Au纳米粒子的制备将3~7 mL、 38.8 mmol/L的柠檬酸三钠溶液迅速加入到保持沸腾的40~60 mL、1 mmol/L的HAuCl4溶液中，剧烈搅拌，当溶液颜色变为深红色，停止加热，冷却至室温，得到粒径为15 nm的Au纳米粒子溶液；将120~130 mL、 0.25 mmol/L的HAuCl4溶液加热至沸腾，剧烈搅拌条件下加入0~2.5 mL、15 nm的Au纳米粒子溶液与0.5~0.6 mL、 38.8 mmol/L的柠檬酸钠溶液，当溶液颜色变为深红色，向溶液加入3~7 mL、 38.8 mmol/L柠檬酸钠溶液稳定剂，保持沸腾30 min，即得到粒径为40 nm的Au纳米粒子；（2）Au@TiO2核壳纳米材料的制备将30~40 mL、40 nm的Au纳米粒子溶液与4~5 mL、 40 mmol/L的TiF4溶液混合，搅拌30 min，将溶液用超纯水稀释至80 mL后转移至100 mL的聚四氟乙烯反应釜中加热，180℃条件下保持24 h，冷却至室温，用超纯水洗涤至数次，真空条件下干燥。3. Bi2S3的制备将0.00375 mol的Bi(NO3)3﹒5H2O加入到20~30 mL的乙二醇水溶液中，搅拌20 min，得到溶液A；将0.005625 mol Na2S加入到20~40 mL超纯水中，搅拌10 min，得到溶液B；将溶液B缓慢滴加至溶液A中，加入0.030~0.035 mol的尿素和20 mL的超纯水并转移至100 mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃条件下保持24 h，冷却至室温，用超纯水洗涤至数次，真空条件下干燥。4．乳腺癌标志物CA15-3的检测方法（1）采用三电极体系进行测定，如权利要求1所制备的光电化学传感器为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极，利用光电化学工作站进行检测，光电检测采用i-t测试手段，偏压设置为0.1 V，光源为450nm，每隔10 s进行开关灯；（2）在15 mL、pH 7.4的含0.1 mol/L抗坏血酸的PBS缓冲溶液中，通过光电化学工作站检测0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL一系列不同浓度的乳腺癌标志物CA15-3标准溶液，通过记录开关灯前后产生的不同光电流信号，绘制工作曲线；（3）将待测样品溶液代替CA15-3标准溶液进行检测，检测的结果可通过工作曲线的查得。本专利技术的有益成果（1）本专利技术以Au@TiO2/Bi2S3为光电活性基底材料，拥有较单独TiO2或Bi2S3纳米材料优异的光电转换特性，且Au纳米粒子的引入，增强了电子的传输速度，更进一步提升了材料光电性能，增加了传感器的灵敏度。（2）本专利技术将基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的光电化学传感器用于乳腺癌标志物CA15-3的检测，操作简单，信号响应范围宽，实现高灵敏检测，所测得线性范围为0.01 ng/mL~50 ng/mL，检测限为3.0 pg/mL。具体实施方式实施例1 一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器的制备方法（1）Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的制备：将ITO导电玻璃切割至2 cm × 0.5 cm大小，依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30 min，用氮气吹干。将6 μL、3 mg/mL Au@TiO2溶液滴加到电极表面，室温条件下自然晾干，将6 μL、3mg/mL Bi2S3溶液滴加到电极表面，室温条件下晾干。（2）滴加6 μL、8 μg/mL的CA15-3捕获抗体Ab1于电极表面，4℃冰箱中晾干，超纯水冲洗；（3）滴加3 μL、质量分数为0.5 %的BS溶液A于电极表面，以封闭电极表面上非特异性活性位点，4℃冰箱中晾干；（4）用超纯水清洗，晾至湿润状态，将6 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15‑3的光电化学传感器的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的制备，将ITO导电玻璃切割至2 cm × 0.5 cm大小，依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30 min，用氮气吹干；将6 µL、3 mg/mL的Au@TiO2溶液滴加到电极表面，室温条件下自然晾干，将6 µL、3~5 mg/mL的Bi2S3溶液滴加到电极表面，室温条件下晾干；（2）滴加6 µL、8~12 µg/mL的CA15‑3捕获抗体Ab1于电极表面，4℃冰箱中晾干，超纯水冲洗；（3）滴加3 µL、质量分数为0.5 ~ 2.0 %的BS溶液A于电极表面，以封闭电极表面上非特异性活性位点，4℃冰箱中晾干；（4）用超纯水清洗，晾至湿润状态，将6 μL、0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL不同浓度的CA15‑3溶液滴涂于电极表面，使其与CA15‑3捕获抗体发生特异性免疫反应，4℃冰箱中孵化1 h，用超纯水冲洗以除去未结合的CA15‑3，室温下晾干，制得一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15‑3的光电化学传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的制备，将ITO导电玻璃切割至2 cm × 0.5 cm大小，依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30 min，用氮气吹干；将6 μL、3 mg/mL的Au@TiO2溶液滴加到电极表面，室温条件下自然晾干，将6 μL、3~5 mg/mL的Bi2S3溶液滴加到电极表面，室温条件下晾干；
（2）滴加6 μL、8~12 μg/mL的CA15-3捕获抗体Ab1于电极表面，4℃冰箱中晾干，超纯水冲洗；
（3）滴加3 μL、质量分数为0.5 ~ 2.0 %的BS溶液A于电极表面，以封闭电极表面上非特异性活性位点，4℃冰箱中晾干；
（4）用超纯水清洗，晾至湿润状态，将6 μL、0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL不同浓度的CA15-3溶液滴涂于电极表面，使其与CA15-3捕获抗体发生特异性免疫反应，4℃冰箱中孵化1 h，用超纯水冲洗以除去未结合的CA15-3，室温下晾干，制得一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器。
2.一种基于Au@TiO2/Bi2S3修饰电极的乳腺癌标志物CA15-3的光电化学传感器的制备方法，所述的Au@TiO2的制备，其特征在于，步骤如下：
（1）Au纳米粒子的制备
将3~7 mL、 38.8 mmol/L的柠檬酸三钠溶液迅速加入到保持沸腾的40~60 mL、1 mmol/L的HAuCl4溶液中，剧烈搅拌，当溶液颜色变为深红色，停止加热，冷却至室温，得到粒径为15 nm的Au纳米粒子溶液；将120~130 mL、 0.25 mmol/L的HAuCl4溶液加热至沸腾，剧烈搅拌条件下加入0~2.5 mL、15 nm的Au纳米粒子溶液与0.5~0.6 mL、 38.8 mmol/L的柠檬酸钠溶液，当溶液颜色变为深红色，向溶液加入3~7 mL、 38.8 mmol/L柠檬酸钠溶液稳定剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳懿芯，魏琴，马洪敏，王晓东，吴丹，胡丽华，范大伟，颜兆庆，王超，刘振，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37