一种SPR传感器芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种SPR传感器芯片及其制备方法，属于生物医学检测技术领域。本发明专利技术的SPR传感器芯片，包括玻璃基底和设置在玻璃基底上的金层，所述金层表面有通过Au‑S共价键修饰的巯基功能化MXene量子点，所述巯基功能化MXene量子点上的锚定有适配体。本发明专利技术通过巯基功能化MXene量子点与SPR金芯片之间的自组装效应，将巯基功能化MXene量子点均匀地包覆在金芯片表面，然后通过π‑π*堆积、静电吸附和氢键作用将适配体固定在MXene量子点上。与之前报道的SPR传感器芯片相比，基于巯基功能化MXene量子点的SPR传感器芯片具有结构简单、稳定性高的优点，在复杂环境中表现出了较高的灵敏度、快速响应和实用性等优越的传感性能。

【技术实现步骤摘要】
一种SPR传感器芯片及其制备方法
本专利技术涉及一种SPR传感器芯片及其制备方法，属于生物医学检测

技术介绍
自2019年底以来，新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的COVID-19全球流行病持续蔓延。新冠肺炎的早期临床表现与严重急性呼吸综合征、中东呼吸综合征冠状病毒疾病类似，即发热、头痛、肌痛、关节痛、淋巴结肿大。SARS-CoV-2具有中等死亡率、高感染率、潜伏期较长等特点，可导致长期感染。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)已在多种环境中被发现，如水系统、冷冻食品、食品包装。因此，快速诊断COVID-19病毒对有效控制病毒传播和治疗患者至关重要。与其它冠状病毒类似，新型冠状病毒(SARS-CoV-2)主要由四种结构蛋白组成，即棘突蛋白(S)、膜蛋白(M)、包膜蛋白(E)和核衣壳蛋白(N-gene)。蛋白(如S蛋白)和病毒RNA可作为新型冠状病毒(SARS-CoV-2)定性和定量分析的靶点。另外，也可以检测来自患者样本的抗体，如IgM和IgG，以研究患者的感染史。目前已经发展了多种分析新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的技术，如实时聚合酶链反应(PCR)、比色分析、表面等离子体共振(SPR)和局部SPR、电化学方法、光学方法、光学/化学发光免疫传感器、荧光技术和可穿戴传感器。大多数分析新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的技术是基于抗体和SARS-CoV-2中的不同蛋白质及RNAs之间的特异性识别而实现的。与抗体相比，DNA适配体作为一种功能强大的探针，具有特异性高、亲和力强、合成快速可靠、易偶联等优点。因此，DNA适配体可用于不同的体外和体内诊断。表面等离子体共振(SPR)作为一种广泛应用的定性和定量分析技术，常用于构建免疫分析、生物分子的多重检测和多重化学与生物分析物相互作用的原位检测。各种纳米材料，如功能聚合物、纳米粒子、石墨烯、MXene纳米片和MoS2，已被用作制备SPR传感器的传感平台。MXenes是典型的二维材料，由于其与石墨烯具有相似的结构和性能而引起了广泛的关注。MXenes具有纳米片状结构、独特的表面化学性质、高导电性能和优良的生物相容性。这些特性使得MXenes可以有效地作为各种生物传感器的开发平台。MXene纳米片被用于固定探针和开发SPR生物传感器。然而，SPR生物传感器的敏感层厚度为～200nm，MXene纳米片由于π-π*堆积作用容易聚集，形成大尺寸团聚体。受SPR生物传感器厚度的限制，采用MXene纳米片难以获得灵敏度高、响应速度快的SPR传感器芯片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以巯基功能化MXene量子点作为传感器平台的具有灵敏度高、响应速度快的SPR传感器芯片。本专利技术的另一个目的在于提供一种SPR传感器芯片的制备方法。为实现上述目的，本专利技术的SPR传感器芯片的技术方案是：一种SPR传感器芯片，包括玻璃基底和设置在玻璃基底上的金层，所述金层表面具有通过Au-S共价键修饰的巯基功能化MXene量子点，所述巯基功能化MXene量子点上锚定有适配体。本专利技术以巯基功能化的MXene量子点作为SPR传感器芯片的生物传感平台，设计并构建了一种新型SPR传感器芯片。从二维大尺寸MXene纳米片制备的零维量子点(QDs)的尺寸很小，在5nm左右，这符合SPR仪器的测试要求，并且由于量子限制、边缘效应和表面功能化的结合，MXene量子点可作为敏感纳米材料，构建SPR传感器芯片。巯基功能化MXene量子点具有巯基功能化、高共轭结构和石墨烯状MXene相的特点，作为SPR传感平台时，不仅可通过自组装作用形成Au-S键而显示出与Au芯片间强的结合作用，同时具有较小的尺寸和较大的比表面积，对适配体链表现出强的生物亲和性和放大的SPR效应。本专利技术通过巯基功能化MXene量子点与SPR金芯片之间的自组装效应，将大量的具有较小尺寸的巯基功能化MXene量子点均匀地包覆在金芯片表面，然后通过π-π*堆积、静电吸附和氢键作用将大量适配体固定在MXene量子点上。与之前报道的SPR传感器芯片相比，基于具有具有较小尺寸和较大的比表面积的巯基功能化MXene量子点的SPR传感器芯片具有结构简单、稳定性高的优点，在复杂环境中表现出了较高的灵敏度、快速响应和实用性等优越的传感性能。所述巯基功能化MXene量子点可以通过化学键，比如将含巯基的偶联剂通过化学偶联反应(形成化学键)与MXene量子点结合，也可以通过非化学键，比如将含巯基的化合物通过π-π*堆积作用与MXene量子点结合，形成表面含有巯基官能团的MXene量子点。优选地，所述巯基功能化MXene量子点为通过非化学键与MXene量子点结合形成的表面含有巯基官能团的MXene量子点。更优选地，所述巯基功能化MXene量子点为通过π-π*堆积作用与MXene量子点结合形成的表面含有巯基官能团的MXene量子点。优选地，所述巯基功能化MXene量子点由包括以下步骤的制备方法得到：将MXene量子点与硫醇基化合物在分散介质中进行分散处理，得到巯基功能化MXene量子点。优选地，所述MXene量子点与硫醇基化合物的质量比为1:1～3。优选地，所述分散处理的温度为10～30℃；所述分散处理为先将混合物进行超声处理，然后进行搅拌处理；所述混合物由MXene量子点、硫醇基化合物和分散介质组成；所述混合物是将MXene量子点、硫醇基化合物和分散介质进行混合得到；所述分散介质为水。更优选地，所述分散处理的温度为25℃。优选地，所述超声的功率为80～200W，所述超声处理的时间为0.2～2h。更优选地，所述超声的功率为120W，所述超声处理的时间为0.5h。优选地，所述搅拌的速度为600～1000转/min，所述搅拌处理的时间为4～8h。更优选地，所述搅拌的速度为800r/min，所述搅拌处理的时间为6h。优选地，所述MXene量子点在分散介质的浓度为0.8～1.2mg·mL-1。更优选地，所述MXene量子点在分散介质的浓度为1mg·mL-1。优选地，所述硫醇基化合物为C15-20烷基硫醇。优选地，所述硫醇基化合物为正十八烷基硫醇。优选地，所述巯基功能化MXene量子点为巯基功能化Nb2CMXene量子点。优选地，所述适配体为用于靶向检测SARS-CoV-2的N-gene的适配体。用于靶向检测SARS-CoV-2的适配体可以与新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的N-gene形成G-四联体，适配体链在与N-gene结合时改变了适配体的构象，导致探针分子(适配体)与芯片间的接触面积或距离发生改变，进而引起SPR信号(RU)的改变，通过SPR信号的改变可以检测SARS-CoV-2的N-gene。一般情况下，一个折射率单元(RU)对应10-6的折射率变化和大约1pg·mm-2的结合物(结合蛋白)，因此，通过折射率单元(RU)可计算SPR芯片的负载量。与之前报道的SPR生物传感器相比，基于巯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SPR传感器芯片，其特征在于，包括玻璃基底和设置在玻璃基底上的金层，所述金层表面具有通过Au-S共价键修饰的巯基功能化MXene量子点，所述巯基功能化MXene量子点上锚定有适配体。/n

【技术特征摘要】
1.一种SPR传感器芯片，其特征在于，包括玻璃基底和设置在玻璃基底上的金层，所述金层表面具有通过Au-S共价键修饰的巯基功能化MXene量子点，所述巯基功能化MXene量子点上锚定有适配体。


2.如权利要求1所述的SPR传感器芯片，其特征在于，所述巯基功能化MXene量子点由包括以下步骤的制备方法得到：将MXene量子点与硫醇基化合物在分散介质中进行分散处理，得到巯基功能化MXene量子点。


3.如权利要求2所述的SPR传感器芯片，其特征在于，所述MXene量子点与硫醇基化合物的质量比为1:1～3。


4.如权利要求2所述的SPR传感器芯片，其特征在于，所述分散处理的温度为10～30℃；所述分散处理为先将混合物进行超声处理，然后进行搅拌处理；所述混合物由MXene量子点、硫醇基化合物和分散介质组成。


5.如权利要求2所述的SPR传感器芯片，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣源，崔静，何领好，张治红，王明花，薛雨林，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41