一种硫化铟硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β-雌二醇适体传感器制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硫化铟硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β‑雌二醇适体传感器的制备方法，属于光电化学传感器领域。本发明专利技术利用简单的水热法得到铈掺杂的二氧化钛作为基底材料并获取光电流，硫化铟敏化后的铈掺杂二氧化钛，光电转换效率大大提高，吸收光范围增大。在硫化镉的共同敏化下，三者导带位置呈阶梯式降低，有利于电子的快速转移，提供理想的光电流信号。结合适体与17β‑雌二醇特异性识别作用，实现17β‑雌二醇的高灵敏度检测，其检测限为3.98 fg/mL，这对17β‑雌二醇的分析检测有重要意义。

A photoelectrochemical 17 \u03b2 - estradiol aptamer sensor for CE doped titanium dioxide CO sensitized by cadmium sulfide and indium sulfide

The invention relates to a preparation method of an indium sulfide cadmium sulfide co sensitized cerium doped titanium dioxide photoelectrochemical 17 \u03b2 - estradiol aptamer sensor, which belongs to the field of Photoelectrochemical sensors. The invention uses a simple hydrothermal method to obtain cerium doped titanium dioxide as a base material and obtain photocurrent. The cerium doped titanium dioxide sensitized by indium sulfide greatly improves the photoelectric conversion efficiency and the absorption light range. Under the common sensitization of cadmium sulfide, the three conduction band positions are stepped down, which is conducive to the rapid electron transfer and provides an ideal photocurrent signal. Combined with the specific recognition of aptamer and 17 \u03b2 - estradiol, the detection limit of 17 \u03b2 - estradiol is 3.98 FG / ml, which is of great significance for the analysis and detection of 17 \u03b2 - estradiol.

【技术实现步骤摘要】
一种硫化铟硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β-雌二醇适体传感器制备方法
本专利技术属于新型功能纳米材料、免疫分析和光电化学传感器领域，硫化铟硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β-雌二醇适体传感器制备方法。
技术介绍
17β-雌二醇是一种亲脂性、低分子量的类固醇激素，是环境内分泌干扰物中最具雌激素活性的一类，微量即能影响人正常的内分泌系统。17β-雌二醇可以通过很多途径进入到环境中，例如，病理治疗，饲料添加剂，未代谢完全的排泄物等，过量的17β-雌二醇会随食物链传递至人体并在人体内蓄积，导致发育异常、患生殖疾病和乳腺癌等的几率大大增加，对人体造成不可逆的损伤。因此，建立具有高灵敏度、操作简便的17β-雌二醇检测方法已经引起科研工作者们的关注。目前，用于17β-雌二醇的检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、电喷雾质谱法等。然而，这些检测方法存在操作复杂，提取过程耗时、仪器昂贵，有毒有害试剂的使用等缺点，并且短时间内无法解决。本专利技术提供了一种快速、简便、灵敏度和选择性高的光电化学适体传感器检测方法，具有时时在线检测，仪器操作便捷，特异性高，检测范围宽等优点。光电化学传感由于其具有独立的激发和发射信号，背景信号低，检测范围广，响应速度快，易于小型化等优点，已经被广泛用于检测中。与其他检测物相比，内分泌干扰物类通常具有较小的分子量，不易于被生物抗体捕获。适体作为一种化学抗体，是一段特定的DNA或RNA序列，能够准确地捕获目标物并且与其特异性结合。而且与抗体相比，适体更易于修饰，构型多变，能够检测的目标物范围更广，已经发展成为非常有潜力的抗体替代物。将光电化学的方法与适体的优势相结合，在检测小分子物质方面具有高灵敏度和易检测性，应用前景广阔。本专利技术成功构建了可见光激发下检测17β-雌二醇的光电化学适体传感器。该传感器以铈掺杂的二氧化钛/硫化铟/硫化镉为基底，其匹配的导带位置和适合的带隙宽度大大提高了光生电子的转移速率，产生强光电流信号。再加上，特定序列的适体被用于捕获17β-雌二醇并将其固定到电极表面，引起光电流响应的变化并实现检测。该光电化学17β-雌二醇适体传感器具有低成本、高灵敏、特异性好、检测快速、制备过程简单等优点，在可见光区域实现了实现对的超灵敏检测，有效克服了目前17β-雌二醇检测方法的不足。
技术实现思路
本专利技术目的之一是以硝酸铈作为铈源合成铈掺杂的二氧化钛作为光敏材料，引入新的能级，改变电子传递路径，减少电子空穴复合率。本专利技术的目的之二是成功利用硫化铟和硫化镉共同敏化铈掺杂的二氧化钛作为基底材料，三者具有匹配的能级，利于光生电子的迅速转移，光电性能大大提升，构建光电化学17β-雌二醇适体传感器。本专利技术的目的之三是提供了一种硫化铟硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β-雌二醇适体传感器制备方法，实现了对17β-雌二醇的超灵敏检测。本专利技术的技术方案如下：1.一种硫化铟和硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β-雌二醇适体传感器的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（a）铈掺杂二氧化钛的制备：量取1~2mL钛酸正丁酯溶于40~80mL乙醇中得到溶液A；称取1.6~9.3mg硝酸铈水合物溶于水中得到溶液B；将溶液A在室温下逐滴滴入至溶液B中，剧烈搅拌30min后转移至反应釜中，160~180°C下反应12~24h，反应结束后，自然降至室温，用乙醇和去离子水清洗多次，50~80°C下烘干，得到铈掺杂的二氧化钛纳米颗粒；（b）硫化铟的制备称取0.1~0.2g氯化铟和0.3~0.4g九水合硫化钠超声溶于50mL去离子水中并且磁力搅拌30min得到乳白色溶液并转移至100mL反应釜中，于160~200°C下反应16~24h，冷却至室温后得到的黄色固体用大量乙醇洗涤后，置于真空干燥箱中在50~80°C下干燥过夜；（c）硫化镉的制备取0.2~0.4g九水合硫化钠溶解于10~30mL超纯水中，取0.2~0.5g乙酸镉溶解于10~40mL超纯水中；将两溶液混合均匀后，转入反应釜中，在160~200°C条件下水热反应20~24h；冷却至室温后，所得产物用无水乙醇和超纯水各洗涤3次；在50~80°C下真空干燥12~24h，制得硫化镉量子点；（d）将氧化铟锡ITO电极切割至2.5cm×0.8cm大小，依次用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30~40min，用氮气吹干；（e）将8~10µL浓度为5mg/mL的铈掺杂二氧化钛Ce:TiO2溶液修饰到ITO电极上，室温下晾干，然后在400~450°C马弗炉中煅烧30~60min，取出后自然冷却至室温；（f）在电极表面依次修饰6~8μL浓度为5~8mg/mL的硫化铟In2S3溶液和6~8μL浓度为5~8mg/mL硫化镉CdS溶液，并在室温下自然晾干；（g）在ITO/Ce:TiO2/In2S3/CdS电极表面修饰4~6μL巯基乙酸，自然晾干并用超纯水冲洗，在修饰电极表面滴加体积比为1:1的10mg/mL1-乙基-(3-二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐和5mg/mLN-羟基琥珀酰亚胺的混合液4~6μL用于辅助缩合反应；超纯水冲洗电极表面，室温下自然晾至湿润薄膜状态；（h）进一步修饰4~6μL浓度为1~2µM的氨基化17β-雌二醇适体并在4°C下孵育4~6h，使适体上的氨基与巯基乙酸上的羧基反应并固定到电极表面，用超纯水洗涤去除未结合的17β-雌二醇适体，室温下晾干；（i）修饰3~5µL6-巯基-己-1-醇以封闭非特异性结合位点，室温下反应1~2h，用超纯水洗涤，室温下晾干；（j）滴加6~8µL不同浓度的17β-雌二醇溶液，室温下孵育1~2h，通过目标物与适体特异性识别免疫反应将其固定在电极表面，再用超纯水清洗多余的17β-雌二醇，4°C冰箱中晾干，即制得光电化学17β-雌二醇适体传感器；2.光电化学传感器的检测方法如下：（a）标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的17β-雌二醇标准溶液；（b）工作电极修饰：将所制备的光电化学17β-雌二醇适体传感器作为工作电极，将步骤a中配制的不同浓度的17β-雌二醇标准溶液分别滴涂到工作电极上；（c）工作曲线绘制：以饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，与步骤b所修饰好的工作电极组成三电极体系，在PBS缓冲溶液中进行测试；采用i-t测试手段对分析物进行检测，设置电压为0V，运行时间120s，光源波长为400~450nm；检测对不同浓度的17β-雌二醇标准溶液产生的光电流强度，绘制工作曲线；含有不同浓度的17β-雌二醇标准溶液的光电流强度记为Ii，Ii与17β-雌二醇标准溶液浓度c的对数之间成线性关系，绘制Ii-logc工作曲线；（d）17β-雌二醇的检测：用待测的实验室水龙头的自来水和湖水代替步骤b中的17β-雌二醇标准溶液，按照步骤b和c中的方法进行检测，根据响应光电流强度I和工作曲线，得到待测样品中17β-雌二醇的含量；所述的PBS缓冲溶液为10mL、pH为5.0~8.0的含0.1mol/L抗坏血酸的磷酸盐缓冲溶液。本专利技术的有益成果（1）本专利技术成功地合成了铈掺杂的二氧化钛纳米材料并在原有的二氧化钛带隙中引入新的能级，大大减少了电子空穴复合率，有利于光电化学17β-雌二醇适体传感器的分析检测；（2）本专利技术成功合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化铟硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β‑雌二醇适体传感器制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（a）铈掺杂二氧化钛的制备：量取1 ~ 2 mL钛酸正丁酯溶于40 ~ 80 mL乙醇中得到溶液A；称取1.6 ~ 9.3 mg硝酸铈水合物溶于水中得到溶液B；将溶液A在室温下逐滴滴入至溶液B中，剧烈搅拌30 min后转移至反应釜中，160 ~ 180 °C下反应12 ~ 24 h，反应结束后，自然降至室温，用乙醇和去离子水清洗多次，50 ~ 80 °C下烘干，得到铈掺杂的二氧化钛纳米颗粒；（b）硫化铟的制备称取0.1 ~ 0.2 g 氯化铟和0.3 ~ 0.4 g 九水合硫化钠超声溶于50 mL去离子水中并且磁力搅拌30 min得到乳白色溶液并转移至100 mL反应釜中，于160 ~ 200 °C下反应16 ~ 24 h，冷却至室温后得到的黄色固体用大量乙醇洗涤后，置于真空干燥箱中在50 ~ 80 °C下干燥过夜；（c）硫化镉的制备取0.2 ~ 0.4 g九水合硫化钠溶解于10 ~ 30 mL超纯水中，取0.2 ~ 0.5 g乙酸镉溶解于10 ~ 40 mL超纯水中；将两溶液混合均匀后，转入反应釜中，在160 ~ 200 °C条件下水热反应20 ~ 24 h；冷却至室温后，所得产物用无水乙醇和超纯水各洗涤3次；在50 ~ 80 °C下真空干燥12 ~ 24 h，制得硫化镉量子点；（d）将氧化铟锡ITO电极切割至2.5 cm × 0.8 cm大小，依次用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30 ~ 40 min，用氮气吹干；（e）将8~10 µL浓度为 5 mg/mL的铈掺杂二氧化钛Ce:TiO2溶液修饰到ITO电极上，室温下晾干，然后在400 ~ 450 °C马弗炉中煅烧30 ~ 60 min，取出后自然冷却至室温；（f）在电极表面依次修饰6 ~ 8 μL浓度为 5 ~8 mg/mL的硫化铟In2S3溶液和6 ~ 8 μL浓度为 5 ~8 mg/mL硫化镉CdS溶液，并在室温下自然晾干；（g）在ITO/Ce:TiO2/In2S3/CdS电极表面修饰4 ~ 6 μL巯基乙酸，自然晾干并用超纯水冲洗，在修饰电极表面滴加体积比为1:1的10 mg/mL 1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐和5 mg/mL N‑羟基琥珀酰亚胺的混合液4 ~ 6 μL用于辅助缩合反应；超纯水冲洗电极表面，室温下自然晾至湿润薄膜状态；（h）进一步修饰4 ~ 6 μL 浓度为1 ~ 2 µM的氨基化17β‑雌二醇适体并在4 °C下孵育4 ~ 6 h，使适体上的氨基与巯基乙酸上的羧基反应并固定到电极表面，用超纯水洗涤去除未结合的17β‑雌二醇适体，室温下晾干；（i）修饰3 ~5 µL 6‑巯基‑己‑1‑醇以封闭非特异性结合位点，室温下反应1 ~ 2 h，用超纯水洗涤，室温下晾干；（j）滴加6 ~ 8 µL不同浓度的17β‑雌二醇溶液，室温下孵育1 ~ 2 h，通过目标物与适体特异性识别免疫反应将其固定在电极表面，再用超纯水清洗多余的17β‑雌二醇，4 °C冰箱中晾干，即制得光电化学17β‑雌二醇适体传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种硫化铟硫化镉共敏化铈掺杂二氧化钛的光电化学17β-雌二醇适体传感器制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（a）铈掺杂二氧化钛的制备：量取1~2mL钛酸正丁酯溶于40~80mL乙醇中得到溶液A；称取1.6~9.3mg硝酸铈水合物溶于水中得到溶液B；将溶液A在室温下逐滴滴入至溶液B中，剧烈搅拌30min后转移至反应釜中，160~180°C下反应12~24h，反应结束后，自然降至室温，用乙醇和去离子水清洗多次，50~80°C下烘干，得到铈掺杂的二氧化钛纳米颗粒；（b）硫化铟的制备称取0.1~0.2g氯化铟和0.3~0.4g九水合硫化钠超声溶于50mL去离子水中并且磁力搅拌30min得到乳白色溶液并转移至100mL反应釜中，于160~200°C下反应16~24h，冷却至室温后得到的黄色固体用大量乙醇洗涤后，置于真空干燥箱中在50~80°C下干燥过夜；（c）硫化镉的制备取0.2~0.4g九水合硫化钠溶解于10~30mL超纯水中，取0.2~0.5g乙酸镉溶解于10~40mL超纯水中；将两溶液混合均匀后，转入反应釜中，在160~200°C条件下水热反应20~24h；冷却至室温后，所得产物用无水乙醇和超纯水各洗涤3次；在50~80°C下真空干燥12~24h，制得硫化镉量子点；（d）将氧化铟锡ITO电极切割至2.5cm×0.8cm大小，依次用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30~40min，用氮气吹干；（e）将8~10µL浓度为5mg/mL的铈掺杂二氧化钛Ce:TiO2溶液修饰到ITO电极上，室温下晾干，然后在400~450°C马弗炉中煅烧30~60min，取出后自然冷却至室温；（f）在电极表面依次修饰6~8μL浓度为5~8mg/mL的硫化铟In2S3溶液和6~8μL浓度为5~8mg/mL硫化镉CdS溶液，并在室温下自然晾干；（g）在ITO/Ce:TiO2/In2S3/CdS电极表面修饰4~6μL巯基乙酸，自然晾干并用超纯水冲洗，在修饰电极表面滴加体积比为1:1的10mg/mL1-乙基-(3-二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐和...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏琴，李月雯，徐芮，魏东，冯锐，范大伟，张诺，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37