多通道电化学传感器及其构建方法和应用技术

本发明专利技术提供一种多通道电化学传感器及其构建方法和应用。所述多通道电化学传感器的构建方法包括：在含有多个工作电极的三电极体系上，基于光固化3D打印的模具，通过聚二甲基硅氧烷浇筑法构建得到无交叉的工作电极的液槽。本发明专利技术将电化学传感器与丝网印刷技术以及3D打印光固化技术相结合，采用丝网印刷技术印制含有多个工作电极的三电极体系，接着采用光固化3D打印技术打印模具，通过PDMS浇筑法得到工作电极液槽，从而将多种不同生物识别分子分别固定于多个工作电极表面，实现了不同标志物的同时检测。

【技术实现步骤摘要】
多通道电化学传感器及其构建方法和应用
本专利技术涉及电化学传感器领域，尤其涉及一种多通道电化学传感器及其构建方法和应用。
技术介绍
前列腺癌的发病率越来越高，然而，传统检测前列腺癌的方法如ELISA，成本高昂且设备难以移动，使其应用受到限制。电化学传感器因其操作简单、携带便捷、快速检测以及较低的检测限，被广泛应用于癌症检测的相关研究。电化学传感器的检测原理是捕捉并放大癌症标志物与识别元件结合所产生的信号，将之以电信号方式输出，实现定量分析。由于电化学传感器具有专一性强、灵敏度高等优点，使其成为癌症检测的有力工具。传统电化学传感器的结构通常为三明治夹层式，需要对生物分子进行标记，该法耗时且操作困难。所以，近来发展了丝网印刷三电极体系，其包含工作电极、辅助电极和参比电极，为无标记的电化学传感器，能够及时检测生物分子结合所引起的电信号的变化，可实现高灵敏度、快速、低成本的检测。但是，单一工作电极不能满足目前多种物质同时检测的要求。对前列腺癌症而言，PSA(前列腺特异性抗原，prostatespecificantigen)几乎与所有前列腺疾病相关，在临床应用中具有一定局限性，如果将PSA和PSMA(前列腺特异性膜抗原，prostatespecificmembraneantigen)两种癌症标志物同时检测，可大大提高前列腺癌的阳性检出率，故而研发多通道电化学传感器很有必要。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种多通道电化学传感器及其构建方法和应用。本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种多通道电化学传感器的构建方法，包括：在含有多个工作电极的三电极体系上，基于光固化3D打印的模具，通过聚二甲基硅氧烷浇筑法构建得到无交叉的工作电极的液槽。欲构建多通道电化学传感器，则需要印制多通道即包含多个工作电极的三电极体系，然而，在多通道工作电极之间，如何实现不同生物识别分子的无交叉固定，成为目前难以解决的技术难题。本专利技术通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)浇筑法可以实现生物识别分子的无交叉固定。进一步地，所述模具包括第一模块和第二模块，所述第一模块具有浇筑通道，所述第二模块具有遮挡件，所述第二模块与所述第一模块组合后，所述遮挡件覆盖住所述多个工作电极。遮挡件的底部横截面与工作电极形状、大小一致，从而有利于构筑无交叉的工作电极的液槽，便于后续在工作电极表面进一步修饰。进一步地，浇筑过程中，将组合后的模具置于所述三电极体系的绝缘层表面，将聚二甲基硅氧烷预聚体与交联剂组成的混合物浇筑于模具中，120±5℃下干燥，移走模具，得到所述液槽。进一步地，采用丝网印刷技术制备所述含有多个工作电极的三电极体系，制备过程中包括依次印制银浆层、碳浆层和绝缘油墨层，其中，绝缘油墨中掺杂20～30wt％的聚二甲基硅氧烷。本专利技术研究发现，在绝缘油墨中掺入一定比例PDMS，有利于后续浇筑的PDMS与电极表面粘结更为牢固。进一步地，所述构建方法还包括：在获得带液槽的含有多个工作电极的三电极体系后，在所述多个工作电极表面先修饰AgNPs/Ti3C2复合导电材料，后分别修饰不同的生物识别分子，修饰完成后，采用封闭液进行封闭。进一步地，所述AgNPs/Ti3C2复合导电材料由Ti3C2纳米片和AgNO3为原料通过自还原法或微波还原法制备。在本专利技术的优选实施方式中，所述多通道电化学传感器的构建方法，包括以下步骤：(1)采用丝网印刷技术制备含有多个工作电极的三电极体系；(2)基于光固化3D打印的模具，通过聚二甲基硅氧烷浇筑法构建得到无交叉的工作电极的液槽；(3)在多个工作电极表面修饰AgNPs/Ti3C2复合导电材料；(4)在其中一个工作电极表面修饰PSA抗体，另一个工作电极表面修饰PSMA抗体；(5)BSA封闭。具体地，步骤(3)中，取AgNPs/Ti3C2复合材料悬浮液，滴于工作电极表面，自然干燥3h，经PBS清洗后，循环伏安扫描5次检测其电极的稳定性。其中，电解液为0.01M的PBS溶液。步骤(4)中，将anti-PSA按1:1000进行稀释(稀释液为0.01MPBS)，取3uL抗体稀释液滴于一个工作电极的液槽内，自然干燥3h后，用0.01MPBS溶液反复清洗工作电极表面；采用同样的方法在另一工作电极表面修饰PSMA抗体。步骤(5)中，配置1wt％BSA溶液，取3uL滴于工作电极的液槽内，自然干燥3h后用0.01MPBS溶液反复清洗工作电极表面，并置于4℃冰箱保存、备用。本专利技术还提供一种多通道电化学传感器，由上述多通道电化学传感器的构建方法构建得到。进一步地，其中至少一个通道用于检测PSA，还有至少一个通道用于检测除PSA以外的前列腺癌标志物。在本专利技术一个优选实施方式中，提供了一种双通道电化学传感器，将两种不同抗体分子anti-PSA和anti-PSMA分别固定于两个工作电极表面，实现了两种不同前列腺癌标志物PSA和PSMA的同时检测。上述多通道或双通道电化学传感器可应用于制备诊疗前列腺癌的仪器中。需要说明的是，本专利技术也可以根据需要在工作电极表面修饰其他癌症或肿瘤的标志物，从而得到应用于其他癌症或肿瘤的多通道电化学传感器。本专利技术提供了一种多通道电化学传感器及其构建方法和应用。本专利技术将电化学传感器与丝网印刷技术以及3D打印光固化技术相结合，采用丝网印刷技术印制含有多个工作电极的三电极体系，接着采用光固化3D打印技术打印模具，通过PDMS浇筑法得到工作电极液槽，从而将多种不同生物识别分子分别固定于多个工作电极表面，实现了不同标志物的同时检测。附图说明图1为本专利技术实施例中制备三电极体系的印刷流程示意图；图2为模具的结构示意图，a)为组装前，b)为组装后；图3中a)为空白电极1的CV曲线，b)为空白电极1的氧化还原峰电流随扫描速率(v1/2)的变化图，c)为空白电极2的CV曲线，d)为空白电极2的氧化还原峰电流随扫描速率(v1/2)的变化图；图4中a)为不同浓度AgNPs/Ti3C2修饰下的CV曲线，b)为氧化峰电流随AgNPs/Ti3C2浓度变化的曲线；图5中a)为BSA/anti-PSA/AgNPs/Ti3C2/SPE传感器的CV曲线，b)为BSA/anti-PSMA/AgNPs/Ti3C2/SPE传感器的CV曲线；图6中a)为BSA/anti-PSA/AgNPs/Ti3C2/SPE传感器的氧化峰电流降低值随PSA浓度的变化曲线，b)为PSA浓度的对数校准曲线；图7中a)为BSA/anti-PSMA/AgNPs/Ti3C2/SPE传感器的氧化峰电流降低值随PSMA浓度的变化曲线，b)为PSMA浓度的对数校准曲线；图8为BSA/anti-PSA/AgNPs/Ti3C2/SPE传感器的重复性、稳定性和特异性分析结果；图9为BSA/anti-PSMA/AgNPs/Ti3C2/SPE传感器的重复性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道电化学传感器的构建方法，其特征在于，包括：在含有多个工作电极的三电极体系上，基于光固化3D打印的模具，通过聚二甲基硅氧烷浇筑法构建得到无交叉的工作电极的液槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种多通道电化学传感器的构建方法，其特征在于，包括：在含有多个工作电极的三电极体系上，基于光固化3D打印的模具，通过聚二甲基硅氧烷浇筑法构建得到无交叉的工作电极的液槽。


2.根据权利要求1所述的多通道电化学传感器的构建方法，其特征在于，所述模具包括第一模块和第二模块，所述第一模块具有浇筑通道，所述第二模块具有遮挡件，所述第二模块与所述第一模块组合后，所述遮挡件覆盖住所述多个工作电极。


3.根据权利要求2所述的多通道电化学传感器的构建方法，其特征在于，浇筑过程中，将组合后的模具置于所述三电极体系的绝缘层表面，将聚二甲基硅氧烷预聚体与交联剂组成的混合物浇筑于模具中，120±5℃下干燥，移走模具，得到所述液槽。


4.根据权利要求1～3任一项所述的多通道电化学传感器的构建方法，其特征在于，采用丝网印刷技术制备所述含有多个工作电极的三电极体系，制备过程中包括依次印制银浆层、碳浆层和绝缘油墨层，其中，绝缘油墨中掺杂20～30wt％的聚二甲基硅氧烷。


5.根据权利要求4所述的多通道电化学传感器的构建方法，其特征在于，所述构建方法还包括：在获得带液槽的含有多个工作电极的三电极体系后，在所述多个工作电极表面先修饰AgNPs/Ti3...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩璐，桂佳成，胡堃，危岩，李路海，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11