基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器及其制备方法，该电化学生物传感器主要用于测定尿样中的8‑羟基‑2'‑脱氧鸟苷(8‑OHdG)。循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)被用来研究8‑OHdG的电化学行为。安培信号随着8‑OHdG浓度在3.50×10‑8～0.70×10‑6M和1.75×10‑6～3.50×10‑5M两个动态范围内单调增加，相关系数分别为0.9705和0.9773。传感器的检测限为12.4×10‑9M(S/N＝3)。本发明专利技术的CHI/GR/SPCE的生物传感器具有较大的表面积和快速的电子转移性能，为制备检测8‑OHdG快速，简单，灵敏和选择性好的电化学生物传感器提供了良好的条件。

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器及其制备方法
本专利技术涉及快速检测
，特别是涉及一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器及其制备方法。
技术介绍
羟基自由基是极其活泼的氧化自由基，可以很容易地氧化生物分子，如DNA和蛋白质。由内源性和外源性来源的如氧代谢和各种环境因素产生的活性氧(ROS)引起的生物体氧化性DNA损伤。这些可能在分子中破裂，例如碱基(腺嘌呤，鸟嘌呤和胸腺嘧啶)氧化的后果，导致突变并导致几种疾病。通过羟基化反应在鸟嘌呤的C-8位发生8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)。作为DNA含量最丰富的氧化产物，8-OHdG已被确定为体内总DNA氧化损伤的特异性生物标志物。人体尿液中8-OHdG的浓度可用于评估个体的癌症风险。因此，开发一种检测生物体液中8-OHdG的灵敏方法至关重要。目前用于分析8-OHdG和DNA损伤方法有高效液相色谱电化学检测(HPLC-ECD)，毛细管电泳电化学检测(CE-ECD)，气相色谱-(GC-MS)，液相色谱-质谱联用(LC-MS)，酶联免疫吸附试验(ELISA)。由于这些技术复杂的预处理步骤，昂贵的设备和熟练的操作人员需要限制这些方法的适用性。为了克服这些技术的缺点，电化学分析技术由于其高灵敏度，高选择性，低成本，简单和无样品预处理是目前较为高效的选择。一次性丝网印刷碳电极(SPCE)已成功应用于临床、环境和工业分析中的医护点测试和现场监测。与传统电化学分析方法的电极相比，SPCE的工作电极，参比电极和辅助电极高度集成。例如，利用磁性多壁碳纳米管(MWCNTs)制备了基于丝网印刷碳电极磁性辅助修饰的简单灵敏的多巴胺(DA)电化学传感器；利用多晶硼掺杂金刚石(BDD)薄膜电极构建了监测抗坏血酸(AA)和8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)的电化学传感器。另外，使用SPCE可以进一步推动传感器朝向微型，自动化和商业化的发展。石墨烯(GR)在2004年，由于其具有独特的结构和非凡的性能，如比表面积大，催化性能强，生物相容性好，导电率高，生产成本低等特点，引起了人们极大的兴趣。更重要的是，GR有能力促进电活性物质和电极之间的电子转移。它已被用作制造电化学生物传感器的典型电极改性材料。然而，石墨烯在水溶液中分散性差又限制了其应用。壳聚糖(CHI)是一种天然多糖，被认为是一种很好的分散剂。由于其良好的生物相容性，无毒性和生物降解性，它广泛用于药物制备，药物输送和基因输送。壳聚糖结构中的氨基(-NH2)可以与8-OHdG结构中的羟基(-OH)发生结合并形成氢键。由于壳聚糖具有一定的粘性，石墨烯可以在电极表面上成功修饰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速检测尿液样品中的8-OHdG，本专利技术采用新型GR/CHI/SPCEs构建简易的电化学生物传感器，用于灵敏和选择性定量8-OHdG。使用差分脉冲伏安法(DPV)技术来测定存在各种干扰物和真实尿液样品中的8-OHdG的水平。评估了不同电化学参数(如扫描速率和缓冲液pH)的影响生物传感器检测8-OhdG效率。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器，包括工作电极，所述工作电极包括活性丝网印刷碳电极，所述活性丝网印刷碳电极的检测端表面依次连接有壳聚糖CHI及石墨烯GR，所述活性丝网印刷碳电极通过电势下扫描激活丝网印刷碳电极SPCE而获得。一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器的制备方法，包括如下步骤，所述工作电极的制备方法为：一、活性丝网印刷碳电极的制备：将200μL的1M硫酸溶液逐滴滴加到丝网印刷碳电极表面上使其充分展开，然后通过-1.6V～-0.4V的恒定电势扫描300s～800s激活丝网印刷碳电极SPCE，最后，将激活的丝网印刷碳电极SPCE用双蒸水冲洗净、氮气吹干；二、制备GR-CHI分散体：将0.3～0.8mg的石墨烯GR分散在1.0mL质量分数为1.0％的脱乙酰壳多糖CHI溶液中，25℃超声处理1h；三、制备GR/CHI/SPCE修饰电极：将3～6μL、0.3～0.8mg·mL-1的GR-CHI分散体滴在活化的SPCE的表面上，在25℃干燥。作为优选方案，所述扫描激活丝网印刷碳电极SPCE的恒定电势为-0.8V，扫描时间为600s。作为优选方案，所述GR-CHI分散体滴加在活性丝网印刷碳电极表面体积为6μL，浓度为0.6mg·mL-1。作为优选方案，所述基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器在pH值为3～10、0.1M的PBS缓冲液中检测8-OhdG。作为优选方案，所述基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器在pH值为7、0.1M的PBS缓冲液中检测8-OhdG。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)CHI/GR/SPCE生物传感器具有成本低，易于制备和批量生产等优势，为快速测定8-OHdG提供了一种简便、灵敏的检测方法；(2)通过抗干扰实验结果表明，CHI/GR/SPCE生物传感器对8-OHdG具有良好的选择性。(3)CHI/GR/SPCE生物传感器具有较好的稳定性，检测8-OHdG重复性好。(4)CHI/GR/SPCE生物传感器检测8-OhdG的灵敏度高，检测限度为12.4×10-9M。附图说明图1为本专利技术不同激活电压制得的CHI/GR/SPCE生物传感器对8-OhdG测定的影响。图2为本专利技术不同激活时间制得的CHI/GR/SPCE生物传感器对8-OhdG测定的影响。图3为本专利技术不同浓度的CHI/GR制得的CHI/GR/SPCE生物传感器对8-OhdG测定的影响。图4为本专利技术CHI/GR/SPCE生物传感器在不同pH值条件下对8-OhdG测定图。图5为本专利技术不同电极的特性曲线图。图6为本专利技术电化学阻抗谱(EIS)在SPCE上修饰壳聚糖和石墨烯时电极的界面性质的变化。图7A为本专利技术不同浓度的8-OHdG在pH7.0的磷酸盐缓冲液中的DPV。图7B为本专利技术修饰电极处8-OHdG浓度的校准曲线。图8为本专利技术CHI/GR/SPCE生物传感器测定8-OhdG抗干扰性。具体实施方式下面结合实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。实施例1一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器的制备方法，包括如下步骤，所述工作电极的制备方法为：一、活性丝网印刷碳电极的制备：将200μL的1M硫酸溶液逐滴滴加到丝网印刷碳电极表面上使其充分展开，然后通过-1.6V的恒定电势扫描600s激活丝网印刷碳电极SPCE，最后，将激活的丝网印刷碳电极SPCE用双蒸水冲洗净、氮气吹干；二、制备GR-CHI分散体：将0.8mg的石墨烯GR分散在1.0mL质量分数为1.0％的脱乙酰壳多糖CHI溶液中，25℃超声处理1h；三、制备GR/CHI/SPCE修饰电极：将3μL、0.8mg·mL-1的GR-CHI分散体滴在活化的SPCE的表面上，在25℃干燥，制得GR/CHI/SPCE修饰电极的生物传感器。实施例2一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器的制备方法，包括如下步骤，所述工作电极的制备方法为：一、活性丝网印刷碳电极的制备：将200μL的1M硫酸溶液逐滴滴加到丝网印刷碳电极表面上使其充分展开，然后通过-1.4V的恒定电势扫描300s激活丝网印刷碳电极SPCE，最后，将激活的丝网印刷碳电极SPCE用双蒸水冲洗净、氮气吹干；二、制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器，其特征在于，包括工作电极，所述工作电极包括活性丝网印刷碳电极，所述活性丝网印刷碳电极的检测端表面依次连接有壳聚糖CHI及石墨烯GR，所述活性丝网印刷碳电极通过电势下扫描激活丝网印刷碳电极SPCE而获得。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器，其特征在于，包括工作电极，所述工作电极包括活性丝网印刷碳电极，所述活性丝网印刷碳电极的检测端表面依次连接有壳聚糖CHI及石墨烯GR，所述活性丝网印刷碳电极通过电势下扫描激活丝网印刷碳电极SPCE而获得。2.一种如权利要求1所述的基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，所述工作电极的制备方法为：一、活性丝网印刷碳电极的制备：将200μL的1M硫酸溶液逐滴滴加到丝网印刷碳电极表面上使其充分展开，然后通过-1.6V～-0.4V的恒定电势扫描300s～800s激活丝网印刷碳电极SPCE，最后，将激活的丝网印刷碳电极SPCE用双蒸水冲洗净、氮气吹干；二、制备GR-CHI分散体：将0.3～0.8mg的石墨烯GR分散在1.0mL质量分数为1.0％的脱乙酰壳多糖CHI溶液中，25℃超声处理1h；三、制备GR/C...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾冬冬，潘洪志，高牧丛，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：上海,31