基于CeO2-CdS减弱型的脑利钠肽抗原光电化学传感器的制备方法技术

本发明专利技术涉及基于SiO2/PDA‑Ag纳米复合物减弱CeO2‑CdS的脑利钠肽抗原光电化学传感器的制备方法。本发明专利技术以CeO2‑CdS作为基底材料并用可见光照射来获得光电流。CdS与CeO2能带匹配良好，使光电转换效率大大提高。SiO2/PDA‑Ag纳米复合物具有较大的空间位阻，其次Ag纳米颗粒与基底CdS之间存在能量转移，使光电响应实现双重减弱，增加了光电响应的变化值，从而提高了该传感器的灵敏度。根据不同浓度的待测物对光电信号强度的影响不同，实现了对脑利钠肽抗原的检测。其检测限为0.05 pg/mL。

【技术实现步骤摘要】
基于CeO2-CdS减弱型的脑利钠肽抗原光电化学传感器的制备方法
本专利技术涉及基于SiO2/PDA-Ag纳米复合物减弱CeO2-CdS的脑利钠肽抗原光电化学传感器的制备方法，具体是以CeO2-CdS作为基底材料，以SiO2/PDA-Ag纳米复合物作为二抗标记物，制备一种检测脑利钠肽抗原的光电化学传感器，属于新型功能材料与生物传感检测

技术介绍
心力衰竭简称心衰，是指由于心脏的收缩功能和（或）舒张功能发生障碍，不能将静脉回心血量充分排出心脏，导致静脉系统血液淤积，动脉系统血液灌注不足，从而引起心脏循环障碍症候群，此种障碍症候群集中表现为肺淤血、腔静脉淤血。心衰并不是一个独立的疾病，而是心脏疾病发展的终末阶段。其中绝大多数的心力衰竭都是以左心衰竭开始的，即首先表现为肺循环淤血。近年来，因心衰而导致的死亡率逐年上升，严重影响了人们的生产和生活。B型尿钠肽又称脑利钠肽（BNP）作为心衰定量标志物，不仅反映左室收缩功能障碍，也反映左室舒张功能障碍、瓣膜功能障碍和右室功能障碍情况。在急性呼吸困难患者中有30~40%存在急诊医生难以确诊而影响预后，以100pg/mL作为临界值的阴性预测值达到90%，可以减少74%的临床不确定性；而超过400pg/mL提示患者存在心衰的可能性达95%。因此，构建一种快速、灵敏的检测BNP的分析方法十分重要。目前已有的BNP得检测方法有很多，如酶联免疫分析、荧光分析、电化学发光分析等等。但酶联免疫分析操作复杂繁琐；荧光分析可控性差，毒性大；化学发光免疫分析检测时间长。本专利技术设计了一种夹心型光电化学传感器，夹心型传感器检测灵敏，准确度高，稳定性好，本专利技术设计的夹心型光电化学传感器检测简单快速，稳定无毒，对BNP的检测限达到0.05pg/mL。CeO2，一种典型的半导体材料，因其制备简单，带隙宽度合适，广泛应用于光催化降解中，本专利技术采用CeO2作为光敏材料，其在可见光下可以产生光电流。但由于其对光的利用率不高，利用窄带隙的CdS对其进行复合修饰。硫化镉具有良好的光敏性，制作成本低，其与CeO2具有良好的能级匹配，复合之后使光电转换效率有了极大的提高。并且，CdS水溶性好，与CeO2复合后，增强了复合物的水溶性，有利于材料的分散，增加了材料的吸光面积进而提高了复合物的光电响应。SiO2，一种常用的半导体纳米材料，广泛应用于电化学分析中。PDA具有良好的生物相容性和弱的还原能力，用PDA包覆的SiO2具有更大的空间位阻，使得光电响应降低；其次，PDA的弱还原能力使Ag纳米颗粒原位还原在其表面，Ag与基底CdS之间存在能量转移，使得光电化学响应进一步减弱，增大了信号的变化值，提高了传感器的灵敏度。光电化学传感器是基于物质的光电转换特性来确定待测物浓度的一类检测装置。光电化学检测方法具有设备简单、灵敏度高、易于微型化的特点，已经发展成为一种极具应用潜力的分析方法，在食品、环境、医药等领域具有广阔的应用前景。CeO2-CdS复合材料在光电化学传感器方面未见报道，本专利技术基于CeO2-CdS复合材料作为基底材料，以SiO2/PDA-Ag作为二抗标记物，根据不同浓度的待测物对光信号强度的影响不同，实现了对脑纳利肽抗原的检测。本专利技术制备的光电化学传感器具有制作简单、成本低、检测快速和灵敏度高等特点，实现了在可见光范围内对脑纳利肽抗原的稳定、灵敏检测，有效克服了目前对脑纳利肽抗原检测方法的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是用优异的光敏材料CdS敏化具有大比表面积且与CdS能级匹配的棒状CeO2，所制备的CeO2-CdS复合材料具有较好的光电响应，在可见光下具有很高的光电转换效率。本专利技术的目的之二是以PDA包覆SiO2，同时Ag纳米颗粒原位还原在PDA表面形成SiO2/PDA-AgNPs，利用SiO2/PDA大的空间位阻以及Ag与CdS之间的能量转移作用，使得光电信号双重减小，增大了信号变化值，增加了传感器灵敏度。本专利技术的目的之三是以CeO2-CdS作为基底，以SiO2/PDA-AgNPs纳米复合物作为二抗标记物，制备了一种灵敏度高、选择性好、检测速度快的光电化学传感器，实现了在可见光下对脑利钠肽抗原的灵敏检测。本专利技术的技术方案如下：1.基于SiO2/PDA-Ag纳米复合物减弱CeO2-CdS的脑利钠肽抗原光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）二氧化铈的制备取0.5~1.5g硝酸铈和0.2~0.5g尿素溶解于50~100mL水中，于室温下搅拌20~50min，之后混合溶液转入反应釜中，于100~150°C下反应6~10h，反应冷却至室温后，用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，真空干燥；获得的粉末于350~500°C下高温煅烧4~8h；（2）二氧化铈-硫化镉复合物的制备取0.05~0.2g所制备的二氧化铈溶解于20mL水中，之后加入0.1~0.2g乙酸镉和0.1~0.2g硫脲，搅拌1~2h后，用0.5M的氢氧化钠溶液调节pH至8~12，继续搅拌2h后转入反应釜中于150~200°C下反应10~14h，冷却至室温后，用无水乙醇和超纯水各洗涤3次后，于40~60°C下真空干燥10~14h；（3）二氧化硅的制备60~80mL无水乙醇与2~5mL超纯水混合形成透明溶液，后加入5~10mL硅酸四乙酯，继续以2mL/min的速度加入10~30mL、质量分数为10%~30%的氨水，于20~50°C下搅拌3~6h后，离心，用无水乙醇和超纯水洗涤产品至中性，于30~50°C真空干燥10~14h，制得二氧化硅材料；（4）二氧化硅-聚多巴胺-银纳米复合物的制备将60~90mg制得的二氧化硅和60~90mg盐酸多巴胺溶解于20~50mL、10mM、pH=7.0~9.0的Tris盐酸缓冲溶液中,室温下振摇20~24h，然后用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，真空干燥，得二氧化硅-聚多巴胺（PDA@SiO2）复合材料；将质量分数为1~3%的氨水加入5~20mg/mL的硝酸银溶液中，直至棕色沉淀溶解，得到银氨溶液；所制备的PDA@SiO2取50~100mg加入20~50mL银氨溶液中，于室温下振摇10~15h，所得产品用无水乙醇和超纯水离心洗涤3次，于20~40°C下真空干燥6~10h，制得二氧化硅-聚多巴胺-银纳米复合物，即SiO2/PDA-AgNPs；（5）二氧化硅-聚多巴胺-银标记的脑利钠肽二抗的制备取1~5mg所制备的SiO2/PDA-AgNPs溶于1~3mL、pH为7.0的PBS缓冲溶液后，加入100~300μL浓度为5~20μg/mL的脑利钠肽二抗，于10~40°C下震荡2~5h后，离心，用PBS缓冲溶液洗涤3次，产物溶于2mL的PBS缓冲溶液中储存备用；（6）光电化学传感器的制备1）将导电玻璃依次用洗衣粉、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；2）取6µL、2~6mg/mL的二氧化铈-硫化镉复合物的水溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面，红外灯下晾干；3）在修饰电极表面，继续滴加体积比为1:1的10~30mg/mL1-乙基-(3-二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐和10~30mg/mLN-羟基琥珀酰亚胺的混合液4μL。超纯水冲洗电极表面，室温下自然晾至湿润薄膜状态；4）滴加6µL、5~20μg/mL的脑利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于SiO2/PDA‑Ag纳米复合物减弱CeO2‑CdS的脑利钠肽抗原光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）二氧化铈的制备取0.5 ~ 1.5 g硝酸铈和0.2 ~ 0.5 g尿素溶解于50 ~ 100 mL水中，于室温下搅拌20 ~ 50 min，之后混合溶液转入反应釜中，于100 ~ 150 °C下反应6 ~ 10 h，反应冷却至室温后，用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，真空干燥；获得的粉末于350 ~ 500 °C下高温煅烧4 ~ 8 h；（2）二氧化铈‑硫化镉复合物的制备取0.05 ~ 0.2 g所制备的二氧化铈溶解于20 mL水中，之后加入0.1 ~ 0.2 g乙酸镉和0.1 ~ 0.2 g 硫脲，搅拌1 ~ 2 h后，用0.5 M的氢氧化钠溶液调节pH至8 ~ 12，继续搅拌2 h后转入反应釜中于150 ~ 200 °C下反应10 ~ 14 h，冷却至室温后，用无水乙醇和超纯水各洗涤3次后，于40 ~ 60 °C下真空干燥10 ~ 14 h；（3）二氧化硅的制备60 ~ 80 mL无水乙醇与2 ~ 5 mL超纯水混合形成透明溶液，后加入5 ~ 10 mL硅酸四乙酯，继续以2 mL/min的速度加入10 ~ 30 mL、质量分数为10 % ~ 30 %的氨水，于20 ~ 50 °C下搅拌 3 ~ 6 h后，离心，用无水乙醇和超纯水洗涤产品至中性，于30 ~ 50°C真空干燥10 ~ 14 h，制得二氧化硅材料；（4）二氧化硅‑聚多巴胺‑银纳米复合物的制备将60 ~ 90 mg制得的二氧化硅和60 ~ 90 mg盐酸多巴胺溶解于20 ~ 50 mL、10mM、pH=7.0 ~ 9.0的Tris盐酸缓冲溶液中,室温下振摇20 ~ 24 h，然后用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，真空干燥，得二氧化硅‑聚多巴胺（PDA@SiO2）复合材料；将质量分数为1 ~ 3%的氨水加入5 ~ 20 mg/mL的硝酸银溶液中，直至棕色沉淀溶解，得到银氨溶液；所制备的PDA@SiO2取50 ~ 100 mg加入20 ~ 50 mL银氨溶液中，于室温下振摇10 ~ 15 h，所得产品用无水乙醇和超纯水离心洗涤3次，于20 ~ 40 °C下真空干燥6 ~ 10 h，制得二氧化硅‑聚多巴胺‑银纳米复合物，即SiO2/PDA‑Ag NPs；（5）二氧化硅‑聚多巴胺‑银标记的脑利钠肽二抗的制备取1 ~ 5 mg所制备的SiO2/PDA‑Ag NPs 溶于1 ~3 mL、pH为7.0的PBS缓冲溶液后，加入100 ~ 300 μL浓度为5 ~ 20 μg/mL的脑利钠肽二抗，于10 ~ 40 °C下震荡2 ~ 5 h后，离心，用PBS缓冲溶液洗涤3次，产物溶于2mL的PBS缓冲溶液中储存备用；（6）光电化学传感器的制备1）将导电玻璃依次用洗衣粉、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；2）取6 µL、2 ~ 6 mg/mL的二氧化铈‑硫化镉复合物的水溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面，红外灯下晾干；3）在修饰电极表面，继续滴加体积比为1:1的10 ~ 30 mg/mL 1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐和10 ~ 30 mg/mL N‑羟基琥珀酰亚胺的混合液4 μL；超纯水冲洗电极表面，室温下自然晾至湿润薄膜状态；4）滴加6 µL、5 ~ 20 μg/mL的脑利钠肽捕获抗体，超纯水清洗，室温下自然晾至湿润薄膜状态；5）滴加3 µL、用PBS缓冲溶液配制的质量分数为1 ~ 3%的牛血清白蛋白溶液于修饰电极表面，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；6）滴加6 µL、0.01 pg/mL ~ 5 ng/mL用PBS缓冲溶液配制的脑利钠肽抗原，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中自然晾干；7）滴加6 µL、5 ~ 20μg/mL带有SiO2/PDA‑Ag NPs标记的脑利钠肽检测抗体，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种检测脑利钠肽抗原的光电化学传感器。...

【技术特征摘要】
1.基于SiO2/PDA-Ag纳米复合物减弱CeO2-CdS的脑利钠肽抗原光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）二氧化铈的制备取0.5~1.5g硝酸铈和0.2~0.5g尿素溶解于50~100mL水中，于室温下搅拌20~50min，之后混合溶液转入反应釜中，于100~150°C下反应6~10h，反应冷却至室温后，用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，真空干燥；获得的粉末于350~500°C下高温煅烧4~8h；（2）二氧化铈-硫化镉复合物的制备取0.05~0.2g所制备的二氧化铈溶解于20mL水中，之后加入0.1~0.2g乙酸镉和0.1~0.2g硫脲，搅拌1~2h后，用0.5M的氢氧化钠溶液调节pH至8~12，继续搅拌2h后转入反应釜中于150~200°C下反应10~14h，冷却至室温后，用无水乙醇和超纯水各洗涤3次后，于40~60°C下真空干燥10~14h；（3）二氧化硅的制备60~80mL无水乙醇与2~5mL超纯水混合形成透明溶液，后加入5~10mL硅酸四乙酯，继续以2mL/min的速度加入10~30mL、质量分数为10%~30%的氨水，于20~50°C下搅拌3~6h后，离心，用无水乙醇和超纯水洗涤产品至中性，于30~50°C真空干燥10~14h，制得二氧化硅材料；（4）二氧化硅-聚多巴胺-银纳米复合物的制备将60~90mg制得的二氧化硅和60~90mg盐酸多巴胺溶解于20~50mL、10mM、pH=7.0~9.0的Tris盐酸缓冲溶液中,室温下振摇20~24h，然后用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，真空干燥，得二氧化硅-聚多巴胺（PDA@SiO2）复合材料；将质量分数为1~3%的氨水加入5~20mg/mL的硝酸银溶液中，直至棕色沉淀溶解，得到银氨溶液；所制备的PDA@SiO2取50~100mg加入20~50mL银氨溶液中，于室温下振摇10~15h，所得产品用无水乙醇和超纯水离心洗涤3次，于20~40°C下真空干燥6~10h，制得二氧化硅-聚多巴胺-银纳米复合物，即SiO2/PDA-AgNPs；（5）二氧化硅-聚多巴胺-银标记的脑利钠肽二抗的制备取...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏琴，徐芮，张勇，范大伟，马洪敏，杜斌，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37