一种用于检测细胞角蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法技术

本发明专利技术涉及基于了一种基于信号极性转换策略的抗原在下型光电化学免疫传感器，用于检测细胞角蛋白。3,4,9,10

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测细胞角蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法


[0001]本专利技术涉及基于一种二硫化锡敏化3,4,9,10
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苝四甲酸检测细胞角蛋白的抗原在下型光电化学传感器的制备方法。具体是采用二硫化锡敏化3,4,9,10
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苝四甲酸作为基底光敏材料，用与亲和素相连的硫铟铜作为标记物，制备了一种检测细胞角蛋白的抗原在下型光电化学传感器，属于新型功能材料与生物传感检测


技术介绍

[0002]肺癌是发病率和死亡率增长最快的恶性肿瘤之一，对人们的健康和生命构成最大威胁，仍然是全球癌症相关死亡的主要原因。非小细胞癌是肺癌的一种，约占肺癌的80%。因此，监测非小细胞癌具有重要意义。细胞角蛋白是一种蛋白质，它是非小细胞癌的检测指标，在人血清中细胞角蛋白的浓度超过 3.5 ng/mL被认为是异常的。因此，建立一种快速、准确地检测细胞角蛋白的分析方法非常必要。到目前为止，检测癌症标志物的技术有很多，如电化学检测、电化学发光检测、 荧光免疫检测等。但由荧光分析可控性差、毒性大；电化学发光分析检测时间长等；本专利技术设计了一种新型的抗原在下型光电化学传感器，其分析速度快，操作简单，稳定性好，检测限低，本专利技术设计的抗原在下型光电化学传感器对细胞角蛋白抗原的检测限达到3.5 fg/mL。
[0003]3,4,9,10
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苝四羧酸是一种含有五苯核的共轭有机染料，具有优异的光稳定性，光生电子会更加有利于产生和传递，并且其制备简单，成本低，具有一定的热稳定性。而且具有2.2 eV的窄带隙能量,因此电子能够更容易的被激发跃迁；但是单纯的3,4,9,10
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苝四羧酸由于窄的带隙在受到光激发后，光生电子在快速形成的过程中电子和空穴也更容易复合，使得自身的优异性能不明显；因此必须抑制复合和加速光激发载流子地分离。二硫化锡是一种有着优异可见光吸收性能的无机半导体材料，具有优异的化学稳定性、热稳定性和低毒性，并且制备简单。使用优异性能的二硫化锡对3,4,9,10
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苝四羧酸进行敏化，可以有效减少电子空穴的复合。由于的二硫化锡和3,4,9,10
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苝四羧酸具有匹配的能级结构，使得基底光电流得到提高，提升了光电化学免疫传感器的稳定性。在后续层层修饰过程中，由于生物分子对电子传递起阻碍作用，光电流会逐渐降低，利用具有优异光吸收性能的p型半导体硫铟铜微米花作为标记物标记抗体，抗体为蛋白质分子使得传感器在修饰到最后一层时，光电流大幅度降低，硫铟铜作为p型半导体，标记之后改变了光生电子的转移方向，从而有效地消除了由于复杂样品或者检测底物中可能存在的氧化或者还原干扰物造成的假阴性或者假阳性的信号。利用改变值与检测物浓度的关系，判断检测物的含量，硫铟铜的引入，改变了光电流的极性，提高了传感器的灵敏度，实现了对细胞角蛋白的超灵敏检测，检测限达到3.5 fg/mL。
[0004]光电化学传感器是基于物质的光电转换特性来确定待测物浓度的一类检测装置。光电化学检测方法具有设备简单、灵敏度高、易于微型化的优点，已经发展成为一种极具应用潜力的分析方法，在食品、环境、医药等领域具有广阔的应用前景。3,4,9,10
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苝四羧酸具有优异的光电性能，在光电化学免疫传感器方向应用较少。本专利技术基于二硫化锡敏化3,4,
9,10
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苝四羧酸构建了在可见光下检测细胞角蛋白的抗原在下型光电化学免疫传感器。该传感器以二硫化锡敏化3,4,9,10
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苝四羧酸为基底光敏材料，有效地减少了电子和空穴地复合，提升了光电化学免疫传感器的稳定性。以硫铟铜作为标记物，标记抗体，实现了在标记前后光电流极性的转换，当目标物浓度变化时，光电流信号改变的灵敏性，实现了对细胞角蛋白的超灵敏检测。本专利技术制备的光电化学传感器，具有低成本、高灵敏、特异性好、快速检测、易于制备等优点，实现了在可见光区域对细胞角蛋白的快速、超灵敏检测，有效克服了目前细胞角蛋白检测方法的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的之一是采用棒状的3,4,9,10
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苝四羧酸作为光敏材料，含有五个苯核的共轭有机染料具有优异的光电活性和光稳定性。
[0006]本专利技术目的之二是利表面活性剂改善了二硫化锡的形貌，首次合成了具有优异性能的二硫化锡纳米管。
[0007]本专利技术目的之三是利用二硫化锡敏化3,4,9,10
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苝四甲酸作为基底材料，二硫化锡具有快速传递电子的作用，能够提高导电性和光电响应，二硫化锡和3,4,9,10
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苝四甲酸有着匹配的能级结构，可以有效的抑制电子空穴的复合。
[0008]本专利技术目的之四是利用硫铟铜作为标记物标记细胞角蛋白，传感器在层层修饰抗原和抗体的过程中，生物分子会阻碍电子传递，降低光电流，作为p型半导体的硫铟铜能够吸收光能，改变了光电流的极性，有效的消除了干扰物可能造成的假阴性或者假阳性的信号，有利于目标物检测灵敏度的提高。
[0009]本专利技术目的之五是使用二硫化锡对3,4,9,10
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苝四羧酸进行敏化作为基底材料，利用p型半导体硫铟铜微米花作为标记物标记抗体，制备一种灵敏度高、稳定性好、检测速度快的抗原在下型光电化学传感器，实现了在可见光条件下对细胞角蛋白超灵敏检测的目的。
[0010]本专利技术的技术方案如下：1、基于一种用于检测细胞角蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）3,4,9,10
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苝四羧酸的制备首先，将10 ~15 mg苝四羧酸二酐溶解在10 ~ 15 mL浓度为1 M的氢氧化钠水溶液中，然后加热溶液直至苝四羧酸二酐完全溶解并且溶液颜色变为黄绿色；随后，将1 M的盐酸水溶液加入上述黄绿色溶液中直至混合物的颜色完全变为红色；离心洗涤收集产物，沉淀用无水乙醇和超纯水交替洗涤，直至pH为7.4，产物在25 ℃下真空干燥，得到3,4,9,10
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苝四羧酸纳米棒；（2）二硫化锡纳米管的制备二硫化锡纳米管是通过溶剂热法合成的，将0.7 ~ 0.8 g五水合四氯化锡和0.3 ~ 0.4 g硫代乙酰胺溶解在60 ~ 70 mL异丙醇中，并加入0 ~ 20 g十二烷基苯磺酸钠和0 ~ 5 g十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵可以有效调节二硫化锡的形貌，接着室温下剧烈搅拌30 min后，将其转移到聚四氟乙烯的高压釜中，在160 ~ 180 ℃下加热22 ~ 24 h，反应釜自然冷却至室温后，收集金色沉淀物，用无水乙醇和超纯
水各洗涤3次，最后产品于40 ~ 60
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C下干燥12 h，得到二硫化锡纳米管；（3）硫铟铜微米花的制备取0.1 ~ 0.2 g氯化亚铜与0.2 ~ 0.3 g三氯化铟溶解于40 ~ 50 mL乙二醇中，将其转入聚四氟乙烯的高压反应釜，于200 ~ 220
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C反应20 ~ 24 h，反应结束后自然冷却至室温，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测细胞角蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）3,4,9,10
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苝四羧酸纳米棒的制备首先，将10 ~15 mg苝四羧酸二酐溶解在10 ~ 15 mL浓度为1 M的氢氧化钠水溶液中，然后加热溶液直至苝四羧酸二酐完全溶解并且溶液颜色变为黄绿色；随后，将1 M的盐酸加入上述黄绿色溶液中直至混合物的颜色完全变为红色；离心洗涤收集产物，沉淀用无水乙醇和超纯水交替洗涤，直至pH为7.4，产物沉淀在25 ℃下真空干燥，得到3,4,9,10
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苝四羧酸纳米棒；（2）二硫化锡纳米管的制备二硫化锡纳米管是通过溶剂热法合成的，将0.7 ~ 0.8 g五水合四氯化锡和0.3 ~ 0.4 g硫代乙酰胺溶解在60 ~ 70 mL异丙醇中，并加入0 ~ 20 g十二烷基苯磺酸钠和0 ~ 5 g十六烷基三甲基溴化铵，室温下剧烈搅拌30 min后，将其转移到聚四氟乙烯的高压釜中，在160 ~ 180 ℃下加热22 ~ 24 h，反应釜自然冷却至室温后，收集金色沉淀物，并将沉淀物用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，最后产品于40 ~ 60
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C下干燥12 h，得到二硫化锡纳米管；（3）硫铟铜微米花的制备取0.1 ~ 0.2 g氯化亚铜与0.2 ~ 0.3 g三氯化铟溶解于40 ~ 50 mL乙二醇中，将其转入聚四氟乙烯的高压反应釜，于200 ~ 220
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C反应20 ~ 24 h，反应结束后自然冷却至室温，所得产品用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，于80 ~ 100
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C下干燥10 ~ 12 h，得到硫铟铜微米花；（4）三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液的配置取0.5 ~ 0.8 g三羟甲基氨基甲烷与2 ~ 3 g氯化钠与0.2 ~ 0.6 g氯化钾定容于250 mL的容量瓶中配置成溶液A，取300 ~ 1200 μL浓盐酸稀释成10 ~ 25 mL浓度为1 ~ 3 M盐酸为溶液B，用溶液B调节溶液A的pH，配置成pH在5.0 ~ 8.0的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐冲溶液；（5）亲和素
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硫铟铜杂化物的制备将50 ~ 60 mg硫铟铜分散在40 ~ 50 mL乙醇和水体积比为191的溶剂中，然后，将 1 ~ 2 mL 3
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氨丙基三乙氧基硅烷加入硫铟铜悬浮液中，混合悬浮液超声20 ~ 30 min，将其在70 ~ 100
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C下加热1 ~ 2 h，冷却后将悬浮液用乙醇离心洗涤3次，在60 ℃下干燥，得到氨基功能化的硫铟铜；取10 ~15 mg氨基功能化硫铟铜分散在2 ~ 4 mL的pH为7.4的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中并注入10 μL质量分数为2.5 %戊二醛溶液，在室温下孵育2 h；将所得混合物分散在1 mL pH为7.4的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中形成悬浮液，之后，将100 ~ 200 μL浓度为1~ 2 mg/mL抗生素蛋白加入悬浮液中，并在4
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C下孵育1 h；最后，洗涤后，再分散于2 ~ 4 mL pH为4 ~ 6含有1 %牛血清白蛋白的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，得到亲和素
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【专利技术属性】
技术研发人员：任祥，张金焕，薛晓东，华冰雪，李彦哲，王欢，刘蕾，魏琴，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：