一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法技术

本发明专利技术公开一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：S1、制备Fe3O4纳米簇；S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料；S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；S4、构建光电化学适配体传感器。本发明专利技术具有灵敏度高、成本效益低、易于制造和可重复性好等特点。

Construction of a highly selective photoelectrochemical biosensor for progesterone

【技术实现步骤摘要】
一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法
本专利技术涉及分析化学
，具体涉及一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法。
技术介绍
光电化学传感由分离的光辐照和电信号读出组成，由于其背景信号响应低、灵敏度高，极大地引起了科学家们的研究兴趣。在过去十年中，光电化学传感器的研究重点主要是采用信号放大策略，以达到更高的灵敏度和较低的检出限。这些优势可以通过改进光电信标来实现，如金属离子掺杂半导体、染料或空穴牺牲剂敏化半导体、半导体异质结、和纳米贵金属(Au、Ag)等离激元效应敏化半导体。此外，共振能量转移策略亦已应用于构建高灵敏度的"开-关"型光电化学传感器。此外，还采用各种生物信号放大策略，开发超灵敏光电化学传感器。所有这些设计都极大地提高了光电化学传感的灵敏度，检测极限甚至可以达到亚飞摩尔水平。然而，针对实际样品中靶标检测，尤其是对于复杂的生物样品，有效地提高其选择性的光电化学传感器还处于空白。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，具有灵敏度高、成本效益低、易于制造和可重复性好等特点。技术方案：本专利技术所述一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：S1、制备Fe3O4纳米簇；S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料；S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；S4、构建光电化学适配体传感器：取煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于无水乙醇（99%）中，快速加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，60-100℃反应1.5-5h，用乙醇和水洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2；向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer（即所述的带有羧基的DNA），得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame，加入cDNA溶液，孵育杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA复合物，并将其分散于3ml水中；向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，通过磁分离洗去游离的黄体酮，用移液枪移取反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测。优选地，S4中，带有羧基的DNA溶液的活化方法如下：向带有羧基的DNA溶液中加入1-4mmol/LEDC和3-9mmol/LNHS的混合溶液50-200μL，在15-35℃下活化0.5-2h。优选地，S4中，带有羧基的DNA溶液中，溶剂为pH为6.4-8.4的Tris-HCl溶液（三羟甲基氨基甲烷）。优选地，S4中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料与无水乙醇的质量体积比（mg/ml）为3-10：15-50。优选地，S4中，无水乙醇与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为15-50：0.03-0.09。优选地，S4中，孵育的温度为27-47℃，孵育的时间为0.5-2h。优选地，S1中，Fe3O4纳米簇的制备方法如下：将NaOH溶解于10-30mL的DEG（二甘醇）溶液中，N2保护下，100-150℃下搅拌0.5-2h，得到均匀的NaOH/DEG溶液，将NaOH/DEG溶液于40-80℃下密封保温备用；将聚丙烯酸、FeCl3溶解于10-25mLDEG溶液中，N2保护下，200-240℃剧烈搅拌0.5-2h后，加入备用的NaOH/DEG溶液1.4-2.8mL，继续反应0.5-2h，自然冷却至室温，用乙醇和水洗涤，分散在1.5-5mL水中，得到Fe3O4纳米簇。优选地，S2中，Fe3O4@SiO2纳米复合材料的制备方法如下：在10-30mL乙醇和0.5-2mL氨水的混合物中加入1.5-5mL的S1中Fe3O4纳米簇的悬浮液，在室温下强力搅拌3-9min后，注入40-100μL的TEOS（正硅酸乙酯），反应20-60min，将反应得到的Fe3O4@SiO2纳米粒子进行离心分离，用乙醇洗涤三次，分散在3-12mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2纳米复合材料。优选地，S3中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料的制备方法如下：将3-12mL的S2中的Fe3O4@SiO2纳米复合材料，10-23mg羟基纤维素（HPC），3-12mL乙醇，1.5-8mL乙腈，以及0.05-0.3mL的氨水混合搅拌10-40min后，加入含有0.15-0.55mL的TBOT（钛酸正丁酯）的乙醇溶液，搅拌1-4h，通过离心收集产生的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米颗粒，用乙醇和超纯水洗涤三次后，在含有1.5-3.5mol/LNaOH的10-30mL水中室温蚀刻10-30min，将所得产品先在40-80℃下干燥0.5-2h，再在400-900℃氮气氛围中煅烧1-4h后，分散在3-9mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过共价键合实现黄体酮核酸适配体在Fe3O4@SiO2@TiO2的高密度组装；且以黄体酮为靶标分子，以超顺磁Fe3O4@SiO2@TiO2为磁光信标，通过黄体酮核酸适配体和捕获DNA在其表面上的固定，构建了一种高选择性的黄体酮光电化学生物传感器，具有灵敏度高、成本效益低、易于制造和可重复性好等特点，为其它生物分子的高性能检测提供了一条新的路径。本专利技术所采用的制备方法无需复杂的反应条件和反应设备，制备周期短，避免了已报道方法由于高温高压的严格反应条件和过长的反应时间所带来的低产量和高能耗问题。附图说明图1为本专利技术实施例1中对应的高分辨透射电子显微镜图。图2为本专利技术实施例1中对应的元素分布图。图3为本专利技术实施例1中对应的X-射线衍射光谱图。图4为本专利技术实施例1中对应的磁滞回线图。图5为本专利技术实施例1中对应的电化学阻抗光谱图。图6为本专利技术实施例1中对应的光电流响应图。图7为本专利技术实验例1中对应的光电流响应测试结果图。图8为本专利技术实验例2中对应的干扰测试结果图。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例1一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：S1、制备Fe3O4纳米簇：将NaOH溶解于20mL的DEG溶液中，N2保护下，120℃下搅拌1h，得到均匀的NaOH/DEG溶液，将NaOH/DEG溶液于60℃下密封保温备用；将聚丙烯酸、FeCl3溶解于15mLDEG溶液中，N2保护下，220℃剧烈搅拌1h后，加入备用的NaOH/DEG溶液1.8mL，继续反应1h，自然冷却至室温，用乙醇和水洗涤，分散在3mL水中，得到Fe3O4纳米簇；S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料：在20mL乙醇和1mL氨水的混合物中加入3mL的S1中Fe3O4纳米簇的悬浮液，在室温下强力搅拌5min后，注入60μL的TEOS，反应30min，将反应得到的Fe3O4@SiO2纳米粒子进行离心分离，用乙醇洗涤三次，分散在5mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2纳米复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：S1、制备Fe3O4纳米簇；S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料；S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；S4、构建光电化学适配体传感器：取煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于无水乙醇中，加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷，60‑100℃反应1.5‑5h，洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2‑NH2；向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2‑NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer，得到Fe3O4@SiO2@TiO2‑NH2‑aptame，加入cDNA溶液，孵育杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2‑aptamer‑cDNA复合物，并将其分散于水中；向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2‑aptamer‑cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，洗去游离的黄体酮，将反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2‑aptamer‑cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测。

【技术特征摘要】
1.一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：S1、制备Fe3O4纳米簇；S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料；S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；S4、构建光电化学适配体传感器：取煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于无水乙醇中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，60-100℃反应1.5-5h，洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2；向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame，加入cDNA溶液，孵育杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA复合物，并将其分散于水中；向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，洗去游离的黄体酮，将反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，S4中，带有羧基的DNA溶液的活化方法如下：向带有羧基的DNA溶液中加入1-4mmol/LEDC和3-9mmol/LNHS的混合溶液50-200μL，在15-35℃下活化0.5-2h。3.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，带有羧基的DNA溶液中，溶剂为pH为6.4-8.4的Tris-HCl溶液。4.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料与无水乙醇的质量体积比（mg/ml）为3-10：15-50。5.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，无水乙醇与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为15-50：0.03-0.09。6.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，孵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，郭磊，李红波，李艳丽，方海林，王伟，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32