本公开涉及一种碳化钛三维复合材料及其制备方法以及在构建凝血酶适体传感器中的应用，利用一步水热法在Ti3C2TX表面自生长TiO2纳米棒形成三维复合材料基底TiO2/Ti3C2TX，同时在三维材料表面还原贵金属纳米颗粒(M NPs)得到三维复合材料M NPs/TiO2/Ti3C2TX。由于一步实现了多种增强，因此该材料的电流强度最大。复合材料的三维结构可以提供特别大的可到达表面积，这有利于M NPs的锚定。过渡金属碳氮化物(MXenes)和金属纳米颗粒的引入可以提高电荷分离效率并加速电子转移速率。通过M NPs和适体链的组合，成功建立了灵敏的无标记适体用于测定酶蛋白。所提出的适体传感器具有良好的电化学性能，较宽的线性范围，相对较低的检测限，表明M NPs/TiO2/Ti3C2TX将有希望用于电化学生物传感器中的电极材料。
【技术实现步骤摘要】
一种碳化钛三维复合材料及其制备方法以及在构建凝血酶适体传感器中的应用
本公开具体涉及一种碳化钛三维复合材料及其制备方法以及在构建凝血酶适体传感器中的应用。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。凝血酶可以将纤维蛋白原转化为纤维蛋白。局部施用后，作用于病变表面的血液迅速形成稳定的凝块，用于控制毛细血管，静脉出血，或作为皮肤和组织移植物的粘合和固定剂，并且涉及各种疾病，例如血栓栓塞性疾病，白血病和炎症反应。为了适应全球健康问题，特别是在发展中国家，非常希望开发用于定量检测凝血酶的简单，低成本和有效的方法。一些用于蛋白质分析的常规方法，例如酶联免疫吸附测定，蛋白质印迹和极化测定，通常面临昂贵的仪器或复杂的程序，这限制了它们在常规临床诊断中的广泛应用。此外，在不同的可用信号读取装置中，电化学检测在其低成本，固有信号稳定性和易于校准方面表现出优异的性能。此外，它可以与一些小型化设备或片上实验室平台轻松集成，因此便携式和即时护理生物传感器的制造潜力巨大。然而，大多数电化学适体传感器使用基于酶或标记信号的信号放大方法，它们不仅昂贵而且操作复杂。为了构建电化学适体传感器，电极基板材料的选择是关键的。Ti3C2TX是一种二维过渡金属碳化物或碳氮化物(MXenes)，一种类似于石墨烯的二维纳米材料。MXenes作为电化学传感器的修饰电极材料具有许多优点，因为它们具有大量可接近的活性位点和短的扩散距离路径.Yu等人基于NH3和Ti3C2TX之间的大吸附能量，产生了一种对NH3显示出良好响应的传感器。刘等人已经合成了一种二维层状Ti3C2TX基材料，用于固定血红蛋白(Hb)，制备的生物传感器在检测亚硝酸盐方面表现出良好的性能，具有宽的线性范围，并且具有极低的检测限。正如这些研究所表明的那样，这种MXenes新兴材料由于其特殊的电子特性和稳定性而成为传感应用的潜在候选材料。由于具有许多独特的功能，MXenes材料已经被证明是用于传感应用的高灵敏度和选择性检测平台。然而，MXenes片材在过滤过程中容易重新堆叠，并且它们的小间隙间隔限制了电解质离子，特别是大离子的可接近性，这阻碍了表面积的充分利用，导致差的电化学行为。MXenes材料的片材结构易于堆叠，因此在使用Ti3C2TX构建电化学传感器时需要解决片材堆叠的问题。为了解决这个问题，研究人员经常在片材中间插入碳纳米管和离子液体(ILs)等材料，以防止片材堆叠。这些方法中的大多数是堆叠不同的纳米材料。制备材料的过程繁琐复杂。
技术实现思路
针对现有技术中检测凝血酶方法的不足，本公开开发了一种无酶和无标记的电化学适体传感器，用于检测凝血酶。本公开具体采用以下技术方案：在本公开的第一个方面，提供一种MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料的制备方法，该方法包括：将层状Ti3C2TX、贵金属盐和水混合均匀，然后在160～200℃下水热反应12～16小时，冷却后静置12～15h，即可制备得到MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料。在本公开的第二个方面，提供一种采用上述方法制备得到的MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料。在本公开的第三个方面，提供一种凝血酶适体传感器，该传感器包括：基体电极；所述MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料，所述MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料附着在基体电极上，形成MNPs/TiO2/Ti3C2TX改性的基体电极；以及，以及，凝血酶适体，所述凝血酶适体通过共价键与所述MNPs/TiO2/Ti3C2TX改性的基体电极中的MNPs相连。在本公开的第四个方面，提供一种所述凝血酶适体传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：将MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料的悬浮液滴涂至基体电极上，制备得到MNPs/TiO2/Ti3C2TX改性的基体电极；将凝血酶适体滴到MNPs/TiO2/Ti3C2TX改性的基体电极上进行连接反应，反应结束后，洗涤，然后采用牛血清白蛋白封闭未反应的活性位点，得到凝血酶适体传感器。在本公开的第五个方面，提供所述MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料或者所述凝血酶适体传感器在检测凝血酶中的应用。在本公开的第六个方面，提供一种检测凝血酶的方法，该方法包括：采用所述凝血酶适体传感器选择性识别凝血酶，识别之后，将凝血酶适体传感器浸入亚甲基蓝溶液中，没有与凝血酶识别的适体吸附亚甲基蓝，利用亚甲基蓝的电化学信号来检测凝血酶。与本专利技术人知晓的相关技术相比，本公开其中的一个技术方案具有如下有益效果：本公开采用水热法合成了一种三维(3D)复合材料MNPs/TiO2/Ti3C2TX，利用一步水热法在Ti3C2TX表面自生长TiO2纳米棒形成三维复合材料基底TiO2/Ti3C2TX，同时在三维材料表面还原贵金属纳米颗粒(MNPs)得到三维复合材料MNPs/TiO2/Ti3C2TX。由于一步实现了多种增强，因此该材料的电流强度最大。该复合材料的三维结构可以提供特别大的可到达表面积，这有利于MNPs的锚定。过渡金属碳氮化物(MXenes)和金属纳米颗粒的引入可以提高电荷分离效率并加速电子转移速率。通过MNPs和适体链的组合，成功建立了灵敏的无标记适体用于测定酶蛋白。所提出的适体传感器具有良好的电化学性能，具有5fM～500nM的较宽线性范围，具有2fM的较低检测限，表明MNPs/TiO2/Ti3C2TX将有希望用于电化学生物传感器中的电极材料。附图说明构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是MNPs/TiO2/Ti3C2TX的合成示意图。图2是TiO2/Ti3C2TX的SEM图像。图3是MNPs/TiO2/Ti3C2TX的TEM图像。图4在含有0.1MKCl的5.0mM[Fe(CN)6]4-/3-溶液中电化学阻抗谱测试结果图。图5：(A)空白(曲线a)，5nMTB标准温育(b)在0.1MPBS(pH＝7.4)中的CV表征；(B)空白的DPV表征(曲线a)，5nMTB标准温育(b)在0.1MPBS(pH＝7.4)中的表征。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中检测凝血酶的方法存在一定的不足，为了解决如上的技术问题，本公开设计了一种基于MXenes纳米复合材料的无标记凝血酶生物传感器。在该提出的策略中，通过一锅水热法合成了新型三维纳米复合材料MNPs/TiO2/Ti3C2TX，并用MNPs交联了适体链以实现凝血酶的特异性检测。该方法具有简单，成本低，灵敏度高，用途广泛的优点。此外，Ti3C2TX在这一战略中发挥了重要作用。作为平台，TiO2/Ti3C2TX构建三本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种M NPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料的制备方法，其特征是，该方法包括：将层状Ti3C2TX、贵金属盐和水混合均匀，然后在160～200℃下水热反应12～16小时，冷却后静置12～15h，即可制备得到M NPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料的制备方法，其特征是，该方法包括：将层状Ti3C2TX、贵金属盐和水混合均匀，然后在160～200℃下水热反应12～16小时，冷却后静置12～15h，即可制备得到MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，层状Ti3C2TX的制备方法，该方法具体包括：将2g至4gTi3AlC2加入20mL至40mL的4℃至6℃的9MHF溶液中，得到混合溶液；将混合溶液在4℃至6℃下搅拌10～30分钟，然后在42～47℃下搅拌22～26小时，得到Ti3C2TX薄片的悬浮液；然后将其离心直至悬浮液的pH达到6～7；通过超声处理10～12小时获得层状Ti3C2TX的胶体溶液，然后离心除去沉淀物；进一步的，所述贵金属盐包括硝酸银、六水合氯金酸和六水合氯铂酸。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，层状Ti3C2TX、贵金属盐和水的比例为(30～120)mg：(15～30)mL：(50～80)mg。4.采用权利要求1～3中任一项所述的方法制备得到的MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料，其特征是，所述MNPs/TiO2/Ti3C2TX复合材料的微观形貌为：TiO2纳米棒紧密均匀的附着或穿插在层状Ti3C2TX上，MNPs均匀的附着在TiO2纳米棒和层状Ti3C2TX上，其中TiO2纳米棒的直径为5～30nm，直径与长度的比例为1：(3～8)，MNPs大小为12～18nm。5.一种凝血酶适...
【专利技术属性】
技术研发人员：张菲菲，邹慧燕，王宗花，杨潇，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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