基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，包括以下步骤：1)对电极进行预处理；2)利用设计出的可被前列腺特异抗原(PSA)特异性切割的多肽对电极进行修饰；3)将多肽修饰后的电极与PSA反应，对多肽进行特异性的识别和切割；4)利用石墨烯@银复合纳米材料进行信号放大反应；5)对PSA进行定量分析和检测。本发明专利技术设计出了一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，能实现对PSA的定量分析，可在前列腺癌症的早期诊断和治疗中得到应用。本发明专利技术设计的检测方法反应迅速，灵敏度高，可以检测的浓度范围是5pg/mL～20ng/mL，最低检测极限是5pg/mL。

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法
本专利技术涉及电化学生物传感
，特别涉及一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法。
技术介绍
传统检测前列腺特异抗原(PSA)的方法主要是利用免疫分析原理，通过比色法，荧光法，表面增强拉曼散射，电化学方法，化学发光，和电致化学发光(ECL)等技术进行检测。这些方法大多涉及到特殊的抗原-抗体识别，但是抗体容易随温度变性，分析过程大多需要繁琐的步骤和较长的反应时间。为了解决这些问题，设计出可被PSA特异性切割的多肽，利用其更稳定，更易于操作等特点，实现PSA的特异性检测，得到了广泛的关注。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法。本专利技术通过设计一种基于多肽识别和石墨烯纳米银信号放大的检测体系，实现对PSA的定量分析，以期在前列腺癌症的早期诊断和治疗中得到应用。本专利技术基于电化学检测原理，设计出可被PSA特异性切割的多肽(N’-CGGHSSKLQFWYFWY-C′)，根据肿瘤标志物PSA对多肽的特异性识别和切割作用，结合氧化石墨烯(GO)和纳米银(AgNPs)的信号放大作用，利用交流阻抗法和线性扫描伏安法，实现对PSA的定量分析和检测。该多肽序列末端通过Au-S键可固定在电极界面上，当样本中不存在PSA时，多肽顶端的芳香族氨基酸可以和带负电的GO特异性结合，并进一步还原Ag+，得到较强的AgNPs信号。另一方面，当多肽在PSA存在的溶液中经过识别和切割作用，无法与相应的信号分子结合，信号明显变弱。通过检测溶液的电化学信号，可以指示出待测PSA的浓度。本专利技术采用的技术方案是：一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，包括以下步骤：1)对电极进行预处理；2)利用设计出的可被PSA特异性切割的多肽对电极进行修饰；3)将多肽修饰后的电极与PSA反应，对多肽进行特异性的识别和切割；4)利用石墨烯@银复合纳米材料进行信号放大反应；5)对PSA进行定量分析和检测。优选的是，所述步骤1)中电极为金电极，预处理的步骤具体包括：1-1)先对电极表面进行打磨，再进行机械抛光，获得镜状表面；1-2)用超纯水将电极冲洗干净，再先后用乙醇和超纯水进行超声处理，以除去任何粘附的氧化铝；1-3)用水虎鱼溶液清洗电极，再用超纯水冲洗干净；1-4)用H2SO4溶液对电极进行电化学清洗；1-5)将电极用氮气干燥以便进行下一步修饰。优选的是，所述步骤1-1)中先用P3000和P5000碳化硅砂纸进行打磨，然后用1.0、0.3和0.05μm的氧化铝粉末依次进行机械抛光；步骤1-3)的水虎鱼溶液中，H2SO4:H2O2＝3:1；步骤1-4)中用0.5MH2SO4溶液进行电化学清洗，以去除任何多余的化合物。优选的是，所述步骤2)具体包括：将预处理后的电极与多肽溶液反应后，然后在MCH(巯基己醇)中浸泡处理，最后用超纯水清洗，并在氮气流中干燥。优选的是，所述步骤2)中多肽溶液中还包括HEPES、TCEP，其pH为7.0。优选的是，将预处理后的电极与20μM多肽溶液(20mMHEPES，10mMTCEP，pH7.0)在室温下反应16小时后，然后在1mMMCH中浸泡处理30分钟，最后用超纯水清洗，并在氮气流中干燥。优选的是，所述步骤2)中多肽为：N’-CGGHSSKLQFWYFWY-C’。优选的是，所述步骤3)具体为：将多肽修饰的电极浸入不同浓度的PSA溶液中，进行多肽特异性的识别和切割，反应后，将电极用超纯水冲洗。优选的是，所述步骤4)中具体包括：将所述步骤3)得到的电极浸泡在GO(氧化石墨烯)溶液中处理后，将电极清洗，再放入AgNO3溶液中反应，反应后用超纯水清洗。优选的是，所述步骤4)中具体包括：将所述步骤3)得到的电极浸泡在1mg/mLGO溶液中处理后，将电极清洗，再放入到pH为8.0的20mMAgNO3溶液中反应1小时，温度设定为60℃，反应后用超纯水清洗。优选的是，所述步骤5)中采用电化学检测手段进行PSA的定量分析和检测，具体为采用交流阻抗法来监测多肽与GO、AgNPs组装是否成功，采用线性扫描伏安法对PSA进行定量检测。优选的是，所有的电化学实验在在室温下通过CHI660D电化学工作站进行检测。应用三电极系统，含有一个Ag/AgCl参比电极，铂丝辅助电极和工作电极。实验数据由电化学交流阻抗法(EIS)和线性扫描伏安法(LSV)产生。电化学交流阻抗法的缓冲液为含有1MKCl的5mM[Fe(CN)6]3-/4-溶液，参数为0.232V偏置电位，5mV幅度，以及0.1Hz-100kHz的频率范围；线性扫描伏安法实验在0.1M的氯化钾溶液(pH7.0)中进行，扫描速率为50mV/s。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计出了一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，能实现对PSA的定量分析，可在前列腺癌症的早期诊断和治疗中得到应用。本专利技术设计的检测方法反应迅速灵敏度高，可以检测的浓度范围是5pg/mL～20ng/mL，最低检测极限是5pg/mL。另外，这种多肽识别切割与GO/AgNPs纳米复合材料的信号转导组合的生物传感器具有很高的特异性和稳定性。附图说明图1为基于多肽的PSA检测示意图；图2为电化学阻抗图谱；图3为线性扫描伏安法检测图谱。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本专利技术的原理分析：本专利技术基于电化学检测原理，根据肿瘤标志物PSA对多肽的特异性识别和切割作用，结合氧化石墨烯(GO)和纳米银(AgNPs)的信号放大作用，利用交流阻抗法和线性扫描伏安法，实现对PSA的定量分析和检测。本专利技术设计出可被PSA特异性切割的多肽(N’-CGGHSSKLQFWYFWY-C′)，利用其更稳定，更易于操作等特点，实现PSA的特异性检测。该多肽序列末端通过Au-S键可固定在电极界面上，当样本中不存在PSA时，多肽顶端的芳香族氨基酸可以和带负电的GO特异性结合，并进一步还原Ag+，得到较强的AgNPs信号。另一方面，当多肽在PSA存在的溶液中经过识别和切割作用，无法与相应的信号分子结合，信号明显变弱。通过检测溶液的电化学信号，可以指示出待测PSA的浓度参照图1，其为基于多肽的PSA检测示意图。图1详细说明了基于多肽切割的电化学方法检测PSA的检测原理。底物多肽首先通过N端的半胱氨酸固定在金电极表面上。然后通过多肽的芳族氨基酸的苯环部分与GO的相互作用，GO被修饰在电极表面上。GO具有较大的表面积，优异的导电性和高稳定性，适用于电化学分析。此外，其较好的电催化活性有助于银的连续沉积。银离子首先通过GO基底平面上和边缘上的官能团被聚集吸附。此外，用GO作为还原剂和分散剂，可以很容易地合成出大量的银纳米粒子(AgNPs)，同时获得了明显的AgNPs溶出伏安电流。该复合材料还具有良好的导电性，可以提高电子传输效率，进一步提高产生的信号。对于PSA分析，首先将PSA浓度的信息转化为电极表面上的底物多肽的识别和切割。由于裂解多肽不再有助于固定GO和随后的AgNPs，电化学响应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对电极进行预处理；2)利用设计出的可被PSA特异性切割的多肽对电极进行修饰；3)将多肽修饰后的电极与PSA反应，对多肽进行特异性的识别和切割；4)利用石墨烯@银复合纳米材料进行信号放大反应；5)对PSA进行定量分析和检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对电极进行预处理；2)利用设计出的可被PSA特异性切割的多肽对电极进行修饰；3)将多肽修饰后的电极与PSA反应，对多肽进行特异性的识别和切割；4)利用石墨烯@银复合纳米材料进行信号放大反应；5)对PSA进行定量分析和检测。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，其特征在于，所述步骤1)中电极为金电极，预处理的步骤具体包括：1-1)先对电极表面进行打磨，再进行机械抛光，获得镜状表面；1-2)用超纯水将电极冲洗干净，再先后用乙醇和超纯水进行超声处理，以除去任何粘附的氧化铝；1-3)用水虎鱼溶液清洗电极，再用超纯水冲洗干净；1-4)用H2SO4溶液对电极进行电化学清洗；1-5)将电极用氮气干燥以便进行下一步修饰。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，其特征在于，所述步骤1-1)中先用P3000和P5000碳化硅砂纸进行打磨，然后用1.0、0.3和0.05μm的氧化铝粉末依次进行机械抛光；步骤1-3)的水虎鱼溶液中，H2SO4:H2O2＝3:1；步骤1-4)中用0.5MH2SO4溶液进行电化学清洗，以去除任何多余的化合物。4.根据权利要求1所述的基于石墨烯复合物的前列腺特异抗原检测方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：将预处理后的电极与多肽溶液反应后，然后在MCH中浸泡处理，最后用超纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪鹏，孟凡渝，陈锡峰，杨大威，郭振振，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32