一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备与应用制造技术

本发明专利技术属于新型功能材料与生物传感技术领域，涉及一种基于聚苯胺/银纳米粒子复合材料(PANI/Ag NPs)的电化学传感器的制备，用于灵敏检测生物血清细胞角蛋白19片段(cytokeratin 19 fragment antigen 21‑1,CYFRA21‑1)。分别制备作为基底的PANI/Ag NPs复合材料和作为标记物的石墨烯相氮化碳‑镍钴硫化物‑碳纳米管复合材料(g‑C

【技术实现步骤摘要】
一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备与应用
本专利技术涉及一种电化学免疫传感器的制备与应用，具体说是一种以聚苯胺/银纳米复合物(PANI/AgNPs)为传感平台，以石墨烯相氮化碳-镍钴硫化物-碳纳米管复合材料(g-C3N4-NiCo2S4-CNTs)为标记物的夹心型免疫传感器，本专利技术属于新型功能材料、生物传感

技术介绍
肺癌是对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一，占所有癌症病例的13%，是全世界癌症死亡的主要原因，也是全球性重大公共卫生问题之一；肺癌初始发病较隐匿，早期没有特征性临床症状，80%的肺癌患者到院确诊时已发展到中晚期，错失了最佳治疗时机，因此肺癌的早期发现及诊断在整个治疗中尤为重要；血清细胞角蛋白19片段(cytokeratin19fragmentantigen21-1,CYFRA21-1)作为检测肿瘤的生物标志物，现阶段广泛应用于诊断癌症；我们需要开发新的检测方法完成对CYFRA21-1的检测。电化学生物传感器利用化学传感的方法，提供半定量或定量的分析信息，具有检测速度快、灵敏度高、选择性好、成本低、设备轻便等优点，在临床检测和监测治疗中具有十分广阔的发展前景。聚苯胺颗粒具有大的比表面积和较高的界面反应性，因而具有优异的机械和物理性能，因而受到学术界和工业界的广泛关注；AgNPs具有抗菌性、无毒性、高化学稳定性以及优异的催化性能，由于其诱人的物理和化学特性，已被广泛应用于电子、传感器和水处理领域；将AgNPs结合到导电聚合物基质中可以改善这些聚合物的光学、机械、热学和电化学性能；PANI/AgNPs的应用为固定抗体提供了良好的活性位点，进一步有效地放大了检测抗体的电流信号；g-C3N4具有较高的氮含量、石墨烯状结构和较大的表面积等优点，而且研究表明N-金属键有利于提高催化性能；将NiCo2S4负载在g-C3N4上有利于双金属活性的激活，而且有效的防止了NiCo2S4的聚集；g-C3N4-NiCo2S4-CNTs是一种性能优越的双金属催化剂，具有较高的电催化活性和稳定性；根据此方法构建的电化学免疫传感器用于测定实际血清样本的CYFRA21-1浓度，表现出优异的稳定性和选择性，为检测CYFRA21-1提供了一种新的检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是制备一种以PANI/AgNPs粒子为传感平台，以g-C3N4-NiCo2S4-CNTs为标记物的夹心型免疫传感器。本专利技术的目的之二是将该传感器用于CYFRA21-1的高灵敏、特异性检测。本专利技术的技术方案如下：1.一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备如下：(1)将玻碳电极用抛光粉打磨，再使用去离子水清洗，将电极置于5mmol/L铁氰化钾溶液中，并在-0.2~0.6V电位下进行扫描，使峰电位的差值小于110mV；(2)将8μL，1~3mg/mLPANI/AgNPs纳米复合物溶液滴加在电极上，室温下干燥；(3)将8μL，1~2μg/mLCYFRA21-1抗体滴加在电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余抗体，室温下干燥；(4)将3μL，质量分数为1~2%BSA溶液滴加于电极上，用以封闭非特异性结合位点，干燥之后使用PBS洗去多余BSA，室温下干燥；(5)将8μL，0.01pg/mL~50ng/mL一系列不同浓度的PCT抗原标准溶液滴加于电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余抗原，室温下干燥；(6)将8μL，3~5mg/mLg-C3N4-NiCo2S4-CNTs-Ab2滴加于电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余二抗，室温下干燥。2.一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备与应用，其所述的PANI/AgNPs材料的制备步骤如下：(1)AgNPs的合成通过使用硼氢化钠(NaBH4)化学还原硝酸银(AgNO3)合成了AgNPs：NaBH4/AgNO3的摩尔比为6~8，浓度为0.002M的AgNO3，十二烷基硫酸钠(SDS)/AgNO3的重量比为3~4；通过溶解所需量的AgNO3制备溶液在100mL蒸馏水中；将NaBH4和SDS溶解在100mL蒸馏水，然后加入AgNO3，将制备的混合溶液搅拌30分钟；然后，获得AgNPs的黄红色胶体溶液；(2)PANI/AgNPs纳米粒子的合成PANI/AgNPs由苯胺在AgNPs存在下原位氧化聚合而成：将0.03~0.05mL苯胺单体溶解在10mL预先制备的AgNPs中，然后在室温下连续搅拌下，将10mL含0.3~0.5g十二烷基苯磺酸(DBSA)和0.1~0.2g过硫酸铵(APS)的酸性溶液缓慢加入苯胺溶液中，直到获得深绿色的胶体溶液；通过以7000r/min离心8分钟并洗涤来收集制备的PANI/AgNPs复合物。3.一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备与应用，其所述的g-C3N4-NiCo2S4-CNTs-Ab2材料的制备步骤如下：(1)g-C3N4的合成将5g三聚氰胺置于坩埚中，并以5℃/min的升温速率加热至550℃保持4h，冷却后收集到g-C3N4淡黄色粉末；100mgg-C3N4溶解于20mL10mol/L的盐酸中，超声处理30min，搅拌2h，离心收集，超纯水洗涤，真空冷冻干燥24h后得到g-C3N4纳米片；(2)g-C3N4-NiCo2S4的合成75mgg-C3N4纳米片溶解于在35mLH2O和5mL乙醇的混合溶液中并超声处理30min，然后在80℃下搅拌2h，加入0.4mmolCo(Ac)2•4H2O、0.2mmolNi(Ac)2•4H2O和1mL氨水，搅拌1h，再加入1.2mmol硫脲，然后将溶液加入到高压反应釜中，80℃下反应20h，再在170℃下加热3h，离心收集，用超纯水洗涤数次，最后真空冷冻干燥得到g-C3N4-NiCo2S4；(3)g-C3N4-NiCo2S4-CNTs的合成称取48~72mgg-C3N4-NiCo2S4和72~108mg氧化的CNTs通过超声溶解于40~60mL的H2O和异丙醇的混合溶液中(体积比为5:3)，然后将溶液加入到高压反应釜中，在120℃下反应8h，得到黑色g-C3N4-NiCo2S4-CNTs；(4)g-C3N4-NiCo2S4-CNTs-Ab2的合成称取6mgg-C3N4-NiCo2S4-CNTs杂化物，加入1mL2mmol/LNHS,1mL10mmol/LEDC(用pH=7.38的PBS溶液配制)，1mLPCT-Ab2(10μg/mL),1mLPBS(pH=7.38),-4℃恒温振荡10h；在-4℃离心，向得到的沉淀物中加入1mLPBS溶液得到g-C3N4-NiCo2S4-CNTs-Ab2。4.CYFRA21-1的检测步骤如下：(1)使用电化学工作站的三电极体系进行测试，所有的电化学测量都采用传统的三电极系统：一个饱和甘汞电极作为参考电极，一个铂电极作为对电极，所制备的电化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备包括以下步骤：/n(1)将玻碳电极用抛光粉打磨，再使用去离子水清洗，将电极置于5 mmol/L铁氰化钾溶液中，并在-0.2~0.6 V电位下进行扫描，使峰电位的差值小于110 mV；/n(2)将8 μL，1 ~ 3 mg/mL 聚苯胺/银纳米粒子 (PANI/Ag NPs)溶液滴加在电极上，室温下干燥；/n(3)将8 μL，1 ~ 2 μg/mL 血清细胞角蛋白19片段 (cytokeratin 19 fragmentantigen 21-1,CYFRA21-1) 抗体滴加在电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余抗体，室温下干燥；/n(4)将3 μL，质量分数为1 ~ 2% BSA溶液滴加于电极上，用以封闭非特异性结合位点，干燥之后使用PBS洗去多余BSA，室温下干燥；/n(5)将8 μL，0.01pg/mL ~ 50ng/mL一系列不同浓度的PCT抗原标准溶液滴加于电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余抗原，室温下干燥；/n(6)将8 μL，3 ~ 5 mg/mL g-C

【技术特征摘要】
1.一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备包括以下步骤：
(1)将玻碳电极用抛光粉打磨，再使用去离子水清洗，将电极置于5mmol/L铁氰化钾溶液中，并在-0.2~0.6V电位下进行扫描，使峰电位的差值小于110mV；
(2)将8μL，1~3mg/mL聚苯胺/银纳米粒子(PANI/AgNPs)溶液滴加在电极上，室温下干燥；
(3)将8μL，1~2μg/mL血清细胞角蛋白19片段(cytokeratin19fragmentantigen21-1,CYFRA21-1)抗体滴加在电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余抗体，室温下干燥；
(4)将3μL，质量分数为1~2%BSA溶液滴加于电极上，用以封闭非特异性结合位点，干燥之后使用PBS洗去多余BSA，室温下干燥；
(5)将8μL，0.01pg/mL~50ng/mL一系列不同浓度的PCT抗原标准溶液滴加于电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余抗原，室温下干燥；
(6)将8μL，3~5mg/mLg-C3N4-NiCo2S4-CNTs-Ab2滴加于电极上，室温下干燥之后，用PBS清洗，除去多余二抗，室温下干燥。


2.如权利1所述的一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备与应用，其所述的聚苯胺/银纳米粒子复合材料的制备步骤如下：
(1)AgNPs的合成
通过使用硼氢化钠(NaBH4)化学还原硝酸银(AgNO3)合成了AgNPs；NaBH4/AgNO3的摩尔比为6~8，浓度为0.002M的AgNO3，十二烷基硫酸钠(SDS)/AgNO3的重量比为3~4；通过溶解所需量的AgNO3制备溶液在100mL蒸馏水中；将NaBH4和SDS溶解在100mL蒸馏水，然后加入AgNO3；将制备的混合溶液搅拌30分钟后，获得AgNPs的黄红色胶体溶液；
(2)PANI/AgNPs的合成
PANI/AgNPs纳米粒子由苯胺在AgNPs存在下原位氧化聚合而成；将0.03~0.05mL苯胺单体溶解在10mL预先制备的AgNPs中；然后在室温下连续搅拌下，将10mL含0.3~0.5g十二烷基苯磺酸(DBSA)和0.1~0.2g过硫酸铵(APS)的酸性溶液缓慢加入苯胺溶液中，直到获得深绿色的胶体溶液；通过7000r/min离心8分钟并洗涤来收集制备的PANI/AgNPs复合物。


3.如权利1所述的一种基于过渡金属硫化物的双模式电化学生物传感器的制备与应用，其所述的g-C3N4-NiCo2S4-CNTs-Ab2材料的制备步骤如下：
(1)g-C3N4的合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹伟，许晓婷，苗俊聪，房靖龙，岳琦，黄心怡，李敏，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37