一种电化学生物传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及化学成分检测领域，为了解决现有瘦素的生物传感器存在的灵敏度、选择性、抗干扰性、重现性和稳定性都较差以及无法对不同BMI的人群进行检测的问题，本发明专利技术提出一种电化学生物传感器及其制备方法和应用，使用还原氧化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种电化学生物传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及化学成分检测领域，具体涉及一种电化学生物传感器及其制备方法和应用，更具体为一种用于瘦素检测的电化学生物传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]在过去的几十年里，快速上升的肥胖率加速了
‑
2型糖尿病的爆发，这已经成为全球最严重的公共卫生负担之一。肥胖不仅会导致心血管疾病，还会增加高血压和冠心病的发病率。瘦素是一种由脂肪组织分泌的蛋白类激素，同时也可作为非酒精性脂肪肝的标志物。放射免疫分析法和酶联免疫法是目前检测瘦素的主要方法。然而，这些检测方法也存在一些限制和局限性，如昂贵的设备和复杂的程序。因此，开发一种简便、高效、灵敏的检测瘦素的方法，特别是对实际样品进行有效检测，已成为人们关注的焦点。
[0004]电化学免疫传感器以其抗体
‑
抗原反应的特异性和亲和力、高灵敏度、低成本、高效率和可移植性等优点在临床疾病诊断中得到了广泛的关注。最近有报道，如Liu等利用无模板水热技术合成了铌酸铈/氧化铈空心纳米球来检测瘦素。然而，他们并没有对不同BMI的人群进行检测。
[0005]此外，专利技术人研究发现，现有关于瘦素的生物传感器灵敏度低，一般为0.001
‑
0.042μg/mL，而且瘦素的生物传感器选择性、抗干扰性、重现性和稳定性有待提高，或者无法兼顾这些性能，导致瘦素的生物传感器的使用受限。

技术实现思路

[0006]为了提高现有瘦素的电化学生物传感器的灵敏度、选择性、抗干扰性、重现性和稳定性性能，本专利技术提出一种电化学生物传感器及其制备方法和应用，首次使用还原氧化石墨烯
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金纳米复合材料(rGO
‑
Au)修饰电极和生物纳米胶囊(ZZ
‑
BNC)来垂直定位抗体检测瘦素。检测范围为0.001～1000pg/mL，检出限为0.00087pg/mL。与现有的传感器相比，本专利技术所述生物传感器具有更高的选择性、灵敏度和抗干扰能力。同时生物传感器能够检测饮食诱导的肥胖小鼠模型中的瘦素，并与酶联免疫分析法(ELISA)检测结果很好地吻合。在不同体重指数(BMI)的人群中，生物传感器的检测结果也各不相同。因此，本专利技术基于定向抗体固定化的电化学生物传感器是实际样本中瘦素检测的有效平台，并可能在肥胖疾病的评估中有广泛的应用。
[0007]具体地，本专利技术是通过如下所述的技术方案实现的：
[0008]本专利技术第一方面，提供一种电化学生物传感器，包括：还原氧化石墨烯
‑
金纳米复合材料、生物纳米胶囊、瘦素抗体和电极，所述还原氧化石墨烯
‑
金纳米复合材料、生物纳米胶囊、瘦素抗体修饰于电极表面。
[0009]本专利技术第二方面，提供一种电化学生物传感器的制备方法，分别将还原氧化石墨烯
‑
金纳米复合材料、生物纳米胶囊、瘦素抗体置于电极表面，干燥。
[0010]本专利技术第三方面，提供一种电化学生物传感器在检测瘦素中的应用。
[0011]本专利技术第四方面，提供一种瘦素电化学生物传感器，包括电化学生物传感器。
[0012]上述一个或多个技术方案具有以下有益效果：
[0013]1)在rGO
‑
Au/电极表面滴加ZZ
‑
BNC后，其峰值电流降低，表明ZZ
‑
BNC成功地与Au纳米颗粒结合。在加入瘦素抗体后，电流进一步降低，说明ZZ
‑
BNC的ZZ端成功地与抗体结合，说明ZZ
‑
BNC可以起到连桥的作用。
[0014]2)本专利技术一个或多个技术方案所构建的瘦素生物传感器显示出从0.001到1000pg/mL的广泛线性范围，检测限为0.00087pg/mL。计算线性回归方程为I＝
‑
3.94lg C(leptin)+38.15(R2＝0.999)。将该新型免疫传感器与之前免疫传感器的线性范围、检测限和灵敏度进行比较，发现制备的瘦素免疫传感器具有更宽的线性检测范围，灵敏度更高。
[0015]3)本专利技术一个或多个技术方案所述的瘦素电化学生物传感器的选择性、抗干扰性、重现性和稳定性较好。在单一成分中，电化学生物传感器对瘦素灵敏度最高，在混合体系中，只要体系中含有瘦素，本专利技术所述电化学生物传感器依然能检测出瘦素的存在，并与单一瘦素成分检测灵敏度相当，说明本专利技术所述电化学生物传感器选择性、抗干扰性能较强。
附图说明
[0016]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，其中：
[0017]图1为本专利技术实施例1所述瘦素免疫传感器的制备流程图；
[0018]图2为本专利技术实施例2纳米复合材料的形貌、结构和电化学性能表征。氧化石墨烯(A)、还原氧化石墨烯(B)和还原氧化石墨烯
‑
金(C)的透射电镜图像。(D)氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯
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金的拉曼光谱图像。(E,F)rGO
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Au
‑
anti
‑
leptin(E)和rGO
‑
Au
‑
ZZ
‑
BNC
‑
anti
‑
leptin(F)的原子力显微镜图像。
[0019]图3为本专利技术实施例2表征图，(A)由10mM K3[Fe(CN)6]记录的指示电极产生的氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯
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金的循环伏安图。(B,C)rGO
‑
Au/GCE的动力学分析表明，修饰电极的反应是扩散控制的表面反应。(B)rGO
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Au/GCE在10～200mV/s扫描速率下的动力学分析。(C)氧化峰值电流(Ipa)和降低峰值电流(Ipc)与扫描速率的平方根(v
1/2
)的线性拟合。(D)在10mM K3[Fe(CN)6]中获得的rGO
‑
Au/GCE、rGO
‑
Au
‑
ZZ
‑
BNC/GCE、rGO
‑
Au
‑
ZZ
‑
BNC
‑
anti
‑
leptin/GCE和rGO
‑
Au
‑
ZZ
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BNC
‑
anti
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leptin
‑
BSA/GCE的差分脉冲电压测量。
[0020]图4为本专利技术实施例2检测10mM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学生物传感器，其特征在于，包括：还原氧化石墨烯
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金纳米复合材料、生物纳米胶囊、瘦素抗体和电极，所述还原氧化石墨烯
‑
金纳米复合材料、生物纳米胶囊、瘦素抗体修饰于电极表面。2.根据权利要求1所述电化学生物传感器，其特征在于，所述电极为玻碳电极。3.根据权利要求1所述电化学生物传感器，其特征在于，所述生物纳米胶囊由乙型肝炎病毒包膜L蛋白与蛋白A衍生的Fc
‑
binding Z域串联融合而成。4.权利要求1至3中任一项所述电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，分别将还原氧化石墨烯
‑
金纳米复合材料、生物纳米胶囊、瘦素抗体置于电极表面，干燥。5.根据权利要求4所述电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，先将还原氧化石墨烯
‑
金纳米复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜欣，张振国，张丛丛，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：