一种检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法技术

本发明专利技术公开了一种检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法，该免疫传感器是在FTO导电玻璃电极的表面覆盖有二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点，在二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点表面通过硫‑镉键固定有基础碱基序列，基础碱基序列通过碱基互补配对连接有可与目标物MUC1粘蛋白发生特异性识别的互补碱基序列，互补碱基序列与通过1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺处理后的信号放大因子硫化镉量子点连接。本发明专利技术通过光电化学免疫传感器实现了对MUC1粘蛋白的检测，方法简单、灵敏度高、易于操作。

Photoelectrochemical immunosensor for detecting MUC1 mucin and preparation method and detection method thereof

The present invention discloses a photoelectrochemical immunosensor for detecting MUC1 mucin and its preparation method and detection method. The immunosensor is covered with TiO 2 Nanoparticles / europium doped CdS quantum dots on the surface of FTO conductive glass electrode and sulphur on the surface of TiO 2 Nanoparticles / europium doped CdS quantum dots. The basic base sequence is fixed with the base base sequence. The base base sequence is linked to the complementary base sequence of the specific recognition of the target MUC1 mucin by the base complement pair. The complementary base sequence and the letter treated with the 1 ethyl two imide salt and N hydroxy succinimide through the 3 ethyl two methylamino propyl group (two methyl amino propyl) Number magnification factor connection of cadmium sulphide quantum dots. The invention realizes the detection of MUC1 mucin by means of Photoelectrochemical immunosensor. The method is simple, sensitive and easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法
本专利技术涉及一种检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法，更具体地说是涉及一种基于二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点(TiO2/CdS:Eu)复合电极的光电化学免疫传感器。
技术介绍
量子点(QDs)因其独特的光学、光化学以及电学性能备受关注，尤其是在生物探针和光电材料等方面。到目前为止，已经有多种量子点应用于光电化学方面，如TiO2、ZnO、ZnSe、CdS、CdTe和CdSe等[Fan,G.C.,Ren,X.L.,Zhu,C.,Zhang,J.R.,Zhu,J.J.,Biosens.Bioelectron.,2014,59,45.]。然而单独的量子点具有一些不可避免的缺陷，如具有比较强的自淬灭以及对热和化学干扰比较敏感等，这大大限制了量子点的应用。因此对量子点进行功能化修饰，增强其生物相容性并降低带隙，使其在光电化学领域可以得到更好地应用。光电化学是指在光的照射下，光被电极材料或者电极附近溶液中的反应剂吸收，造成能量累积或促使电极反应发生，体现为光能与电能和化学能的转换，具有仪器简单、分析速度快、分析范围广和高灵敏度等很多优点。近年来，光电化学作为一种新兴分析技术吸引了极大地关注，并得到了迅速发展[Fan,G.C.,Han,L.,Zhang,J.R.,Zhu,J.J.,Anal.Chem.2014,86,10877.]。然而传统的光电化学材料光能利用率低，生物相容性差等问题限制了其在生命分析化学中的应用，因此，寻找新型高效、价廉、生物相容性好的光电化学电极材料仍是构建光电化学免疫传感器的重要研究目标。粘蛋白是一种高糖基化、高分子量的蛋白质，由大多数后生动物的上皮组织产生。它们通过产生凝胶基质利用完整的跨膜结构域与细胞结合。粘蛋白1(MUC1)是粘液层的主要成分，它通常在人体上皮细胞产生。MUC1是一种广为人知的肿瘤标志物，会在各种恶性肿瘤细胞中产生[Guo,P.,Xiong,J.,Zheng,D.,Zhang,W.H.,Liu,L.,Wang,S.F.,Gu,H.S.,RSCAdv.,2015,5,66355.]，并会在各种不同来源的上皮癌细胞，如：乳腺癌、胃癌、结肠癌、肺癌、前列腺癌、卵巢癌、胰腺癌和膀胱癌等中过表达。由于在肿瘤患者的血清中发现MUC1，因此肿瘤患者血清中的MUC1增加使得MUC1的血清检测可用于肿瘤检测[He,Y.,Lin,Y.,Tang,H.W.,Pang,D.W.,Nanoscale4,2012,2054.]。传统的检测MUC1粘蛋白的方法是酶联免疫法。该方法虽然准确，但是它的检测步骤繁琐、分析时间长、样品消耗量大、需要专业的实验室，且需要昂贵的仪器和专门的底物显色剂，不利于进行现场检测。因此，急需发展一种简单、快速和高灵敏度的分析方法实现人MUC1粘蛋白的快速检测。将二氧化钛纳米颗粒与铕掺杂硫化镉量子点结合起来，制备层层组装修饰电极，可充分发挥二者优点，扩大光谱吸收范围，提高光能利用率并增强稳定性，是发展光电化学免疫传感器的新型策略，在免疫生物学和临床诊断等领域将会有广阔的应用前景。目前基于二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点的光电化学免疫传感器还尚无报道。
技术实现思路
本专利技术为解决上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点的检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器及其制备方法和检测方法，以期可以以高光电化学电流、高生物相容性的光电化学免疫传感器实现对MUC1粘蛋白的简单、快速的检测。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术首先公开了一种检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器，其特点在于：所述免疫传感器是在FTO导电玻璃电极的表面覆盖有二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点，在所述二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点表面通过硫-镉键固定有基础碱基序列(5’-SH-(CH2)6-TTTCCAGGGTATCCA-3’)，所述基础碱基序列通过碱基互补配对连接有可与目标物MUC1粘蛋白发生特异性识别的互补碱基序列(5’-NH2-(CH2)6-GCAGTTGATCCTTTGGATACCCTGG-3’)，所述互补碱基序列与通过1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺处理后的信号放大因子硫化镉量子点连接。本专利技术检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器，其结构特点也在于：所述二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点是以二氧化钛P25原材料，通过煅烧反应得到二氧化钛纳米颗粒修饰电极，再通过连续离子层吸附反应在二氧化钛纳米颗粒修饰电极表面吸附合成铕掺杂硫化镉量子点。如图1所示，本专利技术检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法，是按如下步骤进行：步骤一、将FTO导电玻璃分别用丙酮、水和乙醇超声清洗，然后在60℃条件下干燥过夜，得到FTO导电玻璃电极备用，有效工作面积为45mm2；步骤二、将200mg二氧化钛分散在100mL去离子水中，超声处理0.5h后得到均匀分散的二氧化钛溶液；步骤三、在步骤一清洗好的FTO导电玻璃电极表面均匀滴加36μL步骤二所制备的二氧化钛溶液，室温晾干后，在450℃的马弗炉中煅烧0.5h，得到二氧化钛纳米颗粒修饰电极；步骤四、分别配制0.1mol/L的硝酸镉甲醇溶液，0.08mol/L的硝酸铕甲醇溶液和0.1mol/L的硫化钠甲醇-水溶液(V甲醇：V水＝1:1)；取15μL硝酸铕甲醇溶液加入到4mL硝酸镉甲醇溶液中搅拌均匀获得混合阳离子溶液，另取4mL硫化钠甲醇-水溶液作为阴离子溶液；将步骤三中制备的二氧化钛纳米颗粒修饰电极依次浸入到混合阳离子溶液和阴离子溶液中各4min，循环6次，得到二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点修饰电极；步骤五、在步骤四所制备的二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点修饰电极上滴加36μL巯基修饰的基础碱基序列，反应12-13小时，取出后用10mmol/L、pH8.0的TE缓冲溶液冲洗；然后滴加36μL、10-15mmol/L的6-巯基己-1-醇溶液封闭1-2小时，取出用10mmol/L、pH7.4的磷酸缓冲溶液冲洗；再滴加36μL可与目标物MUC1粘蛋白发生特异性识别的氨基修饰的互补碱基序列，反应1小时，取出后用10mmol/L、pH8.0的TE缓冲溶液冲洗；最后滴加36μL用20-30mg/mL的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和10-20mg/mL的N-羟基琥珀酰亚胺的混合溶液活化处理过的硫化镉量子点，反应1小时，取出后用10mmol/L、pH7.4的磷酸缓冲溶液冲洗清洗，即得到检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器。其中，步骤五中，所述的用20-30mg/mL的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和10-20mg/mLN-羟基琥珀酰亚胺的混合溶液活化处理过的硫化镉量子点是按如下方法获得：将172μL的三巯基丙酸加入到40mL浓度为20mmol/L的氯化镉水溶液中，用1mol/L的氢氧化钠调节溶液pH到11，然后通氮气搅拌十五分钟，再加入40mL浓度为20mmol/L的硫代乙酰胺水溶液，室温下搅拌均匀；随后在80℃中反应2h，自然冷却，反应产物用乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器，其特征在于：所述免疫传感器是在FTO导电玻璃电极的表面覆盖有二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点，在所述二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点表面通过硫‑镉键固定有基础碱基序列，所述基础碱基序列通过碱基互补配对连接有可与目标物MUC1粘蛋白发生特异性识别的互补碱基序列，所述互补碱基序列与通过1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺处理后的信号放大因子硫化镉量子点连接。

【技术特征摘要】
1.一种检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器，其特征在于：所述免疫传感器是在FTO导电玻璃电极的表面覆盖有二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点，在所述二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点表面通过硫-镉键固定有基础碱基序列，所述基础碱基序列通过碱基互补配对连接有可与目标物MUC1粘蛋白发生特异性识别的互补碱基序列，所述互补碱基序列与通过1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺处理后的信号放大因子硫化镉量子点连接。2.根据权利要求1所述的检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器，其特征在于：所述二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点是以现有二氧化钛P25为原材料，通过煅烧反应得到二氧化钛纳米颗粒修饰电极，再通过连续离子层吸附反应在所述二氧化钛纳米颗粒修饰电极表面吸附合成铕掺杂硫化镉量子点而获得。3.一种权利要求1或2所述的检测MUC1粘蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：步骤一、将FTO导电玻璃分别用丙酮、水和乙醇超声清洗，然后在60℃条件下干燥过夜，得到FTO导电玻璃电极备用，有效工作面积为45mm2；步骤二、将200mg二氧化钛分散在100mL去离子水中，超声处理0.5h后得到均匀分散的二氧化钛溶液；步骤三、在步骤一清洗好的FTO导电玻璃电极表面均匀滴加36μL步骤二所制备的二氧化钛溶液，室温晾干后，在450℃的马弗炉中煅烧0.5h，得到二氧化钛纳米颗粒修饰电极；步骤四、分别配制0.1mol/L的硝酸镉甲醇溶液、0.08mol/L的硝酸铕甲醇溶液和0.1mol/L的硫化钠甲醇-水溶液，所述甲醇-水由甲醇和水按体积比1：1混合而成；取15μL硝酸铕甲醇溶液加入到4mL硝酸镉甲醇溶液中搅拌均匀获得混合阳离子溶液，另取4mL硫化钠甲醇-水溶液作为阴离子溶液；将步骤三中制备的二氧化钛纳米颗粒修饰电极依次浸入到混合阳离子溶液和阴离子溶液中各4min，循环6次，得到二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点修饰电极；步骤五、在步骤四所制备的二氧化钛纳米颗粒/铕掺杂硫化镉量子点修饰电极上滴加36μL巯基修饰的基础碱基序列，反应12-13小时，取出后用10mmol/L、pH8.0的TE缓冲溶液冲洗；然后滴加36μL、10-15mmol/L的6-巯基己-1-醇溶液封闭1-2小时，取出后用10mmol/L、pH7.4的磷酸缓冲溶液冲洗；再滴加36μL可与目标物MUC1粘蛋白发生特异性识别的氨基修饰的互补碱基序列，反应1小时，取出后...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛昌杰，柳星培，韦玉平，牛和林，宋吉明，金葆康，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34