聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用制造技术

本发明专利技术涉及聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用，利用聚多巴胺薄膜修饰n型半导体材料来构建光电免疫传感器，其中，聚多巴胺具有吸收可见光的能力，能够作为一种有效的光敏剂拆分电荷、转移电子，因此可以增加传感器的光电流响应，同时，聚多巴胺的分子结构中具有邻苯二羟基的结构，此功能团可以与蛋白质中的氨基发生反应从而可以固定生物探针分子而不需要额外的中间介质，使得光电免疫传感器的结构更加简单，保证了该光电免疫传感器的稳定性，以其构建的光电免疫传感器具有较高的灵敏度、特异性和稳定性，适用于所有的蛋白质的检测，还可以用于其他生物分子如DNA、细胞等的检测。

The application of poly (dopamine) modified n semiconductor material in the construction of photoelectric immunosensor

The present invention relates to a poly dopamine modified n type semiconductor material in the construction of application of photoelectric sensor in the immune, to construct the photoelectric immunosensor using polydopamine film modified n type semiconductor material wherein the polydopamine has the ability to absorb the visible light, can be used as an effective photosensitizer split charge, electron transfer, thus can increase the photocurrent in response, the sensor at the same time, the structure has two hydroxyl benzene molecular structure of polydopamine, this function and protein amino groups can react to biological probe molecules can be fixed without additional medium, the structure of the photoelectric immunosensor is more simple, to ensure the stability of the photoelectric sensor to immune. The construction of the photoelectric immunosensor has high sensitivity, specificity and stability, suitable for all The detection of proteins can also be used for the detection of other biomolecules such as DNA and cells.

【技术实现步骤摘要】
聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用
本专利技术属于生物传感器
，具体涉及聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用。
技术介绍
光电免疫传感是一种利用光电流来检测生物分子的方法，其基本原理是发生在光电极表面的抗原-抗体结合反应阻碍光电流的产生，通过检测抗原抗体反应前后同一光电极上的电流响应，就能对抗原进行直接定量检测，且无需任何标记抗体。一般而言光电极上除了需要集成光电转化所需的半导体-敏化染料等外，还需要提供温和友好的界面用于探针抗体的固定，所以构建步骤繁琐，且器件的稳定性和可重复性欠佳，因此，急需一种制备简单，性能可靠的光电免疫传感。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用。进一步，所述光电免疫传感器的制作方法为：(1)在FTO玻璃片上生长n型半导体材料：首先，将清洗后的FTO玻璃片导电面朝下斜靠于装有生长液的烧杯壁上，然后，将所述烧杯放入65-95℃水浴锅中0.5-4h，最后，取出所述玻璃片冲洗后吹干，制得n型半导体材料/FTO电极；(2)在n型半导体材料/FTO电极上生长聚多巴胺薄膜：将步骤(1)中制得n型半导体材料/FTO电极浸没在多巴胺溶液中2-24h，取出所述n型半导体材料/FTO电极冲洗后吹干，制得PDA/n型半导体材料/FTO电极；(3)在PDA/n型半导体材料/FTO电极上固定抗体分子：将步骤(2)中制得的PDA/n型半导体材料/FTO电极浸没在抗体溶液中0.5-24h，取出所述PDA/n型半导体材料/FTO电极冲洗后再将其浸没在牛血清蛋白溶液中0.25-24h，取出所述PDA/n型半导体材料/FTO电极冲洗后制得光电免疫传感器。进一步，步骤(1)中，所述n型半导体材料为氧化锌纳米棒或二氧化钛纳米线中的一种。进一步，所述光电免疫传感器的制作方法为：(1)在FTO玻璃片上生长氧化锌纳米棒：首先，将清洗后的FTO玻璃片导电面朝下斜靠于装有生长液的烧杯壁上，然后，将所述烧杯放入75℃水浴锅中2h，最后，取出所述玻璃片冲洗后吹干，制得ZnO/FTO电极；(2)在ZnO/FTO电极上生长聚多巴胺薄膜：将步骤(1)中制得ZnO/FTO电极浸没在多巴胺溶液中3h，取出所述ZnO/FTO电极冲洗后吹干，制得PDA/ZnO/FTO电极；(3)在PDA/ZnO/FTO电极上固定抗体分子：将步骤(2)中制得的PDA/ZnO/FTO电极浸没在抗体溶液中1h，取出所述PDA/ZnO/FTO电极冲洗后再将其浸没在牛血清蛋白溶液中15min，取出所述PDA/ZnO/FTO电极冲洗后制得光电免疫传感器。进一步，步骤(1)中，所述生长液的配制方法为将2.97g六水合硝酸锌、3mL氨水、1mL乙二胺依次加入100mL水中。进一步，步骤(1)中，所述清洗为依次经过丙酮、无水乙醇、水超声处理，所述超声处理为每种清洗液中超声清洗三次，每次5min。进一步，步骤(1)和步骤(2)中，所述冲洗为经水冲洗。进一步，步骤(2)中，所述多巴胺溶液的浓度为2mg/mL，配制方法为将巴胺溶于pH＝8.5的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中。进一步，步骤(3)中，所述冲洗为经过TBS洗液、水依次冲洗；所述TBS洗液的配置方法为将6g三羟甲基氨基甲烷-盐酸盐、8g氯化钠、0.2g氯化钾溶于1L水中，调pH至8后再加入500μL吐温20。进一步，步骤(3)中，所述牛血清蛋白溶液的浓度为2mg/mL，配制方法为将牛血清蛋白溶于0.01M的PBS缓冲液中。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用，利用聚多巴胺薄膜修饰n型半导体材料来构建光电免疫传感器，其中，聚多巴胺具有吸收可见光的能力，能够作为一种有效的光敏剂拆分电荷、转移电子，因此可以增加传感器的光电流响应，同时，聚多巴胺的分子结构中具有邻苯二羟基的结构，此功能团可以与蛋白质中的氨基发生反应从而可以固定生物探针分子而不需要额外的中间介质，使得光电免疫传感器的结构更加简单，保证了该光电免疫传感器的稳定性以其构建的光电免疫传感器具有较高的灵敏度。将其修饰于半导体氧化锌纳米棒上构建的光电免疫传感器用于人癌胚抗原的检测，其最低检测线为10pg/mL，在人癌胚抗原浓度为100pg/mL-500ng/mL范围内呈线性分布；将其修饰于半导体氧化锌纳米棒上构建的光电免疫传感器用于小鼠IgG的检测，其最低检测线为100pg/mL，在小鼠IgG浓度为100pg/mL-5000ng/mL范围内呈线性分布具有很好的特异性和稳定性。本专利技术中聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建的光电免疫传感器适用于所有的蛋白质的检测，还可以用于其他生物分子如DNA、细胞等的检测。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为光电免疫传感器构建的原理示意图；图2为ZnO/FTO电极上氧化锌纳米棒的扫描电镜图；图3为ZnO/FTO电极上氧化锌纳米棒的X射线衍射图；图4为PDA/ZnO/FTO电极上聚多巴胺-氧化锌纳米棒的扫描电镜图和透射电镜图；图5为PDA/ZnO/FTO电极经过20次暗态-亮态循环后的瞬态电流响应图；图6为PDA/ZnO/FTO电极上聚多巴胺-氧化锌纳米棒电极在抗坏血酸溶液中的电子转移原理图；图7为PDA/ZnO/FTO电极在依次连接不同的蛋白质后的瞬态电流曲线；图8为光电免疫传感器(BSA/鼠抗人癌胚抗原单克隆抗体/PDA/ZnO/FTO电极)与不同浓度的人癌胚抗原反应后的光电流响应图；图9为光电免疫传感器(BSA/山羊抗小鼠IgG单克隆抗体/PDA/ZnO/FTO电极)与不同浓度的小鼠IgG反应后的光电流响应图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图1为光电免疫传感器构建的原理示意图，由图1可知，该光电免疫传感器的构建过程如下：在FTO玻璃上生长n型半导体材料后再生长一层聚多巴胺薄膜，最后在聚多巴胺上固定抗体探针分子，并利用牛血清蛋白进行封闭。在进行目标蛋白质检测前后，分别记录该传感器的光电流，通过前后光电流的变化对目标蛋白质进行定量。实施例1聚多巴胺修饰半导体氧化锌棒构建光电免疫传感器，具体步骤如下：(1)在FTO玻璃片上生长氧化锌纳米棒：首先，将依次经丙酮、无水酒精、二次水超声清洗后的FTO玻璃片导电面朝下斜靠于装有生长液的烧杯壁上，其中，每种清洗液超声清洗3次，每次5min；然后，将所述烧杯放入75℃水浴锅中2h；最后，取出所述玻璃片经二次水冲洗后氮气吹干，制得ZnO/FTO电极，所述生长液的配制方法为将2.97g六水合硝酸锌、3mL氨水、1mL乙二胺依次加入100mL二次水中；(2)在ZnO/FTO电极上生长聚多巴胺薄膜：将步骤(1)中制得ZnO/FTO电极浸没在多巴胺溶液中3h，取出所述ZnO/FTO电极经二次水冲洗后氮气吹干，制得PDA/ZnO/FTO电极，所述多巴胺溶液的浓度为2mg/mL，配制方法为将巴胺溶于pH＝8.5的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中；(3)在PDA/ZnO/FTO电本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用。

【技术特征摘要】
1.聚多巴胺修饰n型半导体材料在构建光电免疫传感器中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述光电免疫传感器的制作方法为：(1)在FTO玻璃片上生长n型半导体材料：首先，将清洗后的FTO玻璃片导电面朝下斜靠于装有生长液的烧杯壁上，然后，将所述烧杯放入65-95℃水浴锅中0.5-4h，最后，取出所述玻璃片冲洗后吹干，制得n型半导体材料/FTO电极；(2)在n型半导体材料/FTO电极上生长聚多巴胺薄膜：将步骤(1)中制得n型半导体材料/FTO电极浸没在多巴胺溶液中2-24h，取出所述n型半导体材料/FTO电极冲洗后吹干，制得PDA/n型半导体材料/FTO电极；(3)在PDA/n型半导体材料/FTO电极上固定抗体分子：将步骤(2)中制得的PDA/n型半导体材料/FTO电极浸没在抗体溶液中0.5-24h，取出所述PDA/n型半导体材料/FTO电极冲洗后再将其浸没在牛血清蛋白溶液中0.25-24h，取出所述PDA/n型半导体材料/FTO电极冲洗后制得光电免疫传感器。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，所述n型半导体材料为氧化锌纳米棒或二氧化钛纳米线中的一种。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述光电免疫传感器的制作方法为：(1)在FTO玻璃片上生长氧化锌纳米棒：首先，将清洗后的FTO玻璃片导电面朝下斜靠于装有生长液的烧杯壁上，然后，将所述烧杯放入75℃水浴锅中2h，最后，取出所述玻璃片冲洗后吹干，制得ZnO/FTO电极；(2)在ZnO/FTO电极上生长聚多巴胺薄膜：将步骤(1)中制得ZnO/FT...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡卫华，杨艳，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50