柔性PTEPB光电极、制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了柔性PTEPB光电极、制备方法和用途。该光电极，包括ITO聚酯基底和附着于基底表面的PTEPB层。通过在ITO聚酯基底表面合成含1，3‑二炔键结构的共轭有机聚合物PTEPB，得到了具有可见光响应的柔性PTEPB光电极。利用戊二醛共价交联法在光电极表面固定将COVID‑19 S蛋白单克隆抗体，使得光电极能够特异性识别目标抗原。由于形成的抗原‑抗体复合物可阻碍电子的传输及溶解氧在光电极表面的还原，所引起的光电流信号变化可实现COVID‑19的快速检测。本发明专利技术的柔性光电极提高了检测的准确性，易于批量制备和裁剪加工，适用于大批量集中的初步诊断筛查。

【技术实现步骤摘要】
柔性PTEPB光电极、制备方法和用途
本专利技术涉及光电极、制备方法和用途，特别涉及柔性PTEPB光电极、制备方法和用途。
技术介绍
自2019年底以来，由新型冠状病毒(COVID-19)所引起的急性呼吸道传染病已在全球多个国家地区广泛传播流行。现有研究表明，COVID-19的传染途径主要为飞沫传播和接触传播，具有较强的人传人流行形式。由于COVID-19感染人体后潜伏期时间较长，且在潜伏期阶段就具备人传人的能力，使得大量疑似病例和隐性感染者都可能成为潜在的传染源，在特效疫苗能够实现临床应用之前，未来的防疫措施将呈现常态化、持久化的特点，这对该病毒的防控，尤其是病毒感染早期的快速检测、诊断、筛查工作提出了更高的要求。同时，为保证金标准检测试剂资源的充足，开发多样化的定性定量分析方法，以此构建分层次的检测诊断体系也势在必行。疫情爆发至今，人们已针对COVID-19的核酸及人体在感染后所产生的IgM抗体开发了多种检测诊断试剂。核酸检测大多基于荧光定量PCR技术，准确性高，是目前确诊的金标准。但核酸检测需要昂贵的仪器设备、操作流程相对繁杂，且平均耗时也在几小时左右，难以满足大批量快速检测筛查的需求。现有针对IgM抗体的胶体金检测试纸可在10～15分钟左右获得检测结果，方便快捷，但由于IgM产生的时间晚于病毒复制，这种检测方法的时间窗口相对较窄。相较于核酸检测及抗体检测，抗原检测法可有效减少核酸检测的假阴性和抗体检测的假阳性问题，且诊断快速，对设备的硬件要求较低。将抗原检测与光电化学免疫分析技术结合，可依托单克隆抗体与目标抗原的特异性结合及光电化学分析法响应迅速的优势。实现对抗原蛋白的快速识别检测。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的是提供一种含1，3-共轭二炔键结构、具有可见光响应共轭有机聚合物PTEPB的电极及其制备方法，通过在ITO聚酯电极表面原位聚合，可获得易于裁剪加工的柔性PTEPB光电极。本专利技术的另一个目的是通过戊二醛共价交联法，在PTEPB光电极表面修饰固定COVID-19刺突蛋白(S蛋白)抗体，从而实现对S蛋白的光电化学免疫分析。技术方案：本专利技术提供一种柔性PTEPB光电极，包括ITO聚酯基底和附着于基底表面的PTEPB层。进一步地，所述表面附着有PTEPB的光电极为p型半导体材料。所述的柔性PTEPB光电极的制备方法，将ITO聚酯基底与铜片重叠，放置于1，3，5-三(4-乙炔苯基)苯的吡啶溶液中，加热进行聚合反应，反应结束后将聚酯基底取出，经有机溶剂冲洗，干燥后得表面附着有PTEPB的光电极。所述1，3，5-三(4-乙炔苯基)苯的浓度优选为0.5～2.0mg/mL，随着反应的进行，1，3，5-三(4-乙炔苯基)苯中的端基炔在铜催化下发生偶联，分子量逐渐增大，最终形成高分子聚合物。当反应时间达到24h后，PTEPB可稳定地附着于ITO聚酯基底表面，并在可见光照射下能够产生阴极光电流信号，故以24h作为1，3，5-三(4-乙炔苯基)苯聚合反应时间的最优参数。所述步骤(1)中冲洗PTEPB光电极所用的有机溶剂优选为吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲醇、乙醇、丙酮的任意一种或多种的组合。最优选为吡啶、二氯甲烷、甲醇依次冲洗。本专利技术中所制备的PTEPB以薄膜的形式附着于ITO聚酯基底表面，可随基底进行拉伸、弯折或扭曲，且不易断裂或脱落。基于柔性基底的优势，PTEPB光电极在实际使用过程中可根据本领域技术人员的需求对电极的尺寸及形状进行灵活裁剪。对于常规电化学分析，本专利技术所设计的PTEPB光电极呈1cm×2cm的矩形状。所述柔性PTEPB光电极作为免疫传感器用于光电化学免疫分析。所述分析的方法为：(1)将戊二醛水溶液滴涂于PTEPB电极表面，室温下静置；(2)再将COVID-19S蛋白单克隆抗体溶液滴涂于电极表面，抗体与戊二醛交联，得到PTEPB/Ab电极；(3)再将含牛血清白蛋白的中性Tris-HCl缓冲液滴涂于电极表面，封闭游离结合活性位点，得到PTEPB/Ab/BSA电极；(4)再将不同浓度的COVID-19刺突蛋白抗原溶液滴涂于电极表面，于恒温培养箱中孵育，抗原与抗体发生特异性结合形成抗原-抗体复合物，得到PTEPB/Ab/BSA/Ag电极；(5)以PTEPB/Ab/BSA/Ag电极为工作电极，铂丝电极为对电极、银/氯化银电极为参比电极，记录抗体修饰光电极在结合抗原后的光电流信号变化，对目标抗原进行识别检测。本专利技术所述的ITO聚酯基底是表面附着由三氧化二铟和二氧化锡组成导电层的聚酯膜。由于聚酯基底具有良好的柔性，在使用过程中可根据所需尺寸进行灵活裁剪加工。本专利技术所述的ITO聚酯基底预先在丙酮、乙醇、去离子水等溶剂中浸渍清洁，以除去表面杂质污染物，然后经氩气干燥备用。本专利技术所述的铜片优选预先在3M盐酸、甲醇、乙醇等溶液中超声清洗，以除去表面氧化物等杂质，然后经氩气干燥备用。本专利技术所述的PETPB即“聚(1，3，5-三(4-乙炔苯基)苯)”。本专利技术利用在碱性的吡啶溶剂中，铜催化1，3，5-三(4-乙炔苯基)苯的端基炔发生偶联反应，生成含1，3-共轭二炔键结构的共轭有机聚合物PTEPB。反应过程中，铜片中产生的一价、二价铜离子可扩散至ITO聚酯基底表面，使得偶联反应得以在ITO表面进行，最终得到表面附着有PTEPB的光电极。所述步骤(1)中的戊二醛水溶液浓度优选为2.5wt％。该操作通过在PTEPB表面引入醛基，为后续抗体的修饰提供共价交联结合位点。戊二醛中醛基与抗体中氨基之间的特异性反应，有助于将抗体更稳定地固定于电极表面。所述步骤(2)中的COVID-19S蛋白单克隆抗体由三羟甲基氨基甲烷-盐酸(Tris-HCl)缓冲液稀释为1、2、4、6、8μg/mL等浓度的抗体溶液。本专利技术优选4μg/mL作为修饰抗体的最优浓度。所述步骤(2)中涉及多步涂覆修饰操作，每步操作结束后需对电极表面进行冲洗，以去除表面未结合牢固的游离分子。所用的冲洗溶液优选为含0.05vt％吐温-20的pH7.0Tris-HCl缓冲液。进一步地，所述COVID-19刺突蛋白单克隆抗体溶液的浓度为1～8μg/mL。进一步地，所述孵育时间为15min～120min。有益效果：本专利技术具有如下优势：本专利技术通过在ITO聚酯基底表面原位聚合，制得了具备良好柔性的PTEPB光电极，易于裁剪加工，相较于传统的固态刚性电极在应用中更为灵活。且作为光响应材料的PTEPB以薄膜的形式贴合于基底表面，无需引入高分子粘合剂对材料进行固定，在使用过程中不易脱落，相较由粉末材料构建的光电极具备更好的稳定性和制备重现性。PTEPB中存在丰富的苯环与1，3-二炔键，二者交替连接形成了长程离域共轭结构，使得聚合物能够吸收可见光，实现可见光照射下的光电分析，能够有效避免紫外光对电极表面生物分子破坏所带来的功能失效问题。此外，PTEPB作为一种p型有机半导体材料，在光照下不易与样品中的供电子型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性PTEPB光电极，其特征在于：包括ITO聚酯基底和附着于基底表面的PTEPB层。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性PTEPB光电极，其特征在于：包括ITO聚酯基底和附着于基底表面的PTEPB层。


2.权利要求1所述的柔性PTEPB光电极的制备方法，其特征在于：将ITO聚酯基底与铜片重叠，放置于1，3，5-三(4-乙炔苯基)苯的吡啶溶液中，加热进行聚合反应，反应结束后将聚酯基底取出，经有机溶剂冲洗，干燥后得表面附着有PTEPB的光电极。


3.权利要求1所述的柔性PTEPB光电极的制备方法，其特征在于：所述表面附着有PTEPB的光电极为p型半导体材料。


4.权利要求1所述的柔性PTEPB光电极的用途，其特征在于：所述柔性PTEPB光电极作为免疫传感器用于光电化学免疫分析。


5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于：所述分析的方法为：
(1)将戊二醛水溶液滴涂于PTEPB电极表面，室温下静置；
(2)再将COVID...

【专利技术属性】
技术研发人员：李曹龙，王飞，唐俊彦，
申请(专利权)人：中国药科大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32