检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器的制备方法，包括步骤制备氧化铟锡/二氧化钛电极、制备氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极、制备共轭物Ab1‑

【技术实现步骤摘要】
检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物
，尤其涉及一种检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]可溶性CD146（sCD146）与癌症的发生发展密切相关，其作为分子标记在癌症早期诊断和治疗方面具有重要作用。光电化学生物传感器检测分子标记物的优势备受关注，但是已报道的传感器大多数是基于单方向信号响应策略构建起来的，不利于消除实际样品中干扰物对检测抗干扰能力和灵敏度的不良影响，可能会出现假阳性或假阴性误差，严重限制了其在sCD146分析检测中的应用与发展。
[0003]信号翻转型光电化学生物传感器具有高选择性和高灵敏度的优势在最近发展流行起来。光电流方向翻转作为一个新兴的信号响应策略，其信号翻转机制及应用研究仍需进一步探究。作为光电流方向翻转体系的核心要素，光电活性材料直接影响其翻转效能，现有翻转体系中的两个光电活性材料通常需要生物元件（如抗体、核酸、多肽）连接而没有直接接触，导致电子转移路径增长，光电转换效率降低。同时，基于硫化镉、碲化镉、氧化铜等构建的翻转体系因有毒或光稳定性差也限制了它们的实际应用。因此，开发一种高性能的新型光电流方向翻转传感平台是一项值得深入探讨且有意义的研究工作。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术有必要提供一种检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器及其制备方法和应用，以解决上述问题。
[0005]具体地，本专利技术提供一种检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器的制备方法，包括步骤：制备氧化铟锡/二氧化钛电极：对金属有机框架材料进行碳化处理得到二氧化钛多面体；以所述二氧化钛多面体为溶质，配制二氧化钛多面体悬浮液；将所述二氧化钛多面体悬浮液滴加到氧化铟锡电极上，制得氧化铟锡/二氧化钛电极；制备氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极：将单链辅助DNA探针吸附到所述氧化铟锡/二氧化钛电极表面上，以封闭所述二氧化钛多面体上的活性位点，清洗得到氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极；制备共轭物Ab1‑
Fe3O4@Au
‑
DNA：将氨基化的Fe3O4磁珠与金纳米颗粒进行振摇处理，使所述氨基化的Fe3O4磁珠与所述金纳米颗粒通过共价键结合形成Fe3O4@Au颗粒，获得Fe3O4@Au溶液；依次向所述Fe3O4@Au溶液中加入第一目标捕获抗体（Ab1）和支持DNA探针（Support DNA），并进行室温振摇孵育和磁分离处理，使得所述Ab1、支持DNA探针和所述Fe3O4@Au颗粒通过共价键结合，制得
Ab1‑
Fe3O4@Au
‑
DNA共轭物溶液；其中，该共轭物Ab1‑
Fe3O4@Au
‑
DNA可以表述为：第一目标捕获抗体Ab1和支持DNA探针共同修饰的Fe3O4@Au颗粒共轭物；制备共轭物Ab2‑
AuNPs
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DNA：先向pH为8～9的金纳米颗粒溶液中加入第二目标捕获抗体（Ab2）进行反应，再加入支持DNA探针和步行DNA探针（DNA walker）形成混合溶液，该混合溶液发生反应使得所述Ab2、支持DNA探针和步行DNA探针通过共价键与所述金纳米颗粒溶液中的金纳米颗粒结合，得到Ab2‑
AuNPs
‑
DNA共轭物溶液；其中，该共轭物Ab2‑
AuNPs
‑
DNA可以表述为：第二目标捕获抗体Ab2、支持探针和步行探针共同修饰的金纳米颗粒共轭物；构建中间探针：先将不同浓度的癌症标志物加入到所述Ab1‑
Fe3O4@Au
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DNA共轭物溶液中进行孵育和磁分离处理，再加入所述Ab2‑
AuNPs
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DNA共轭物溶液进行孵育和磁分离处理，然后加入限制性核酸内切酶Nt.BsmAl进行反应和磁分离处理，获取上清液，该上清液中含有靶向诱导三维双支持DNA步行器循环信号放大反应的中间探针；制备传感器：将所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极与所述上清液中的中间探针进行混合孵育处理，使其中的中间探针与单链辅助DNA探针形成特异性双链并使单链辅助DNA探针从所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极上释放出来，暴露出所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极中的二氧化钛多面体上的活性位点，得到具有活性位点的氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针/中间探针电极；将氮化碳量子点吸附在所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针/中间探针电极上形成氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针/中间探针/氮化碳量子点复合电极，使得二氧化钛和氮化碳量子点直接接触，以制得直接接触式信号翻转型生物传感器。
[0006]优选地，所述金属有机框架材料为MIL
‑
125。
[0007]基于上述制备方法，所述制备氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极的步骤包括：将所述单链辅助DNA探针在95℃退火5 min，并待冷却至室温后，将所述单链辅助DNA探针滴加到所述氧化铟锡/二氧化钛电极表面进行吸附处理，清洗即得到所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极。
[0008]基于上述制备方法，所述癌症标志物为sCD146、更换对应的抗体，可选择不同的蛋白癌症标志物。
[0009]基于上述制备方法，所述氮化碳量子点采用微波法一步合成。具体地，所述氮化碳量子点的制备方法包括：以柠檬酸和尿素为原料，溶解于超纯水中并进行微波处理形成深棕色固体；所述深棕色固体冷却至室温后再加入超纯水溶解获得深棕色溶液；对所述深棕色溶液进行离心处理并取其上清液，获得所述氮化碳量子点。
[0010]本专利技术还提供一种检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器，其主要是由上述检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器的制备方法制得的。
[0011]本专利技术还提供一种上述检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器在检测癌症标志物方面的应用。
[0012]基于上述应用，包括将所述检测癌症标志物的生物传感器置于含0.1 M pH 7.4的抗坏血酸的Tril
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HCl缓冲溶液中，并施加
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0.2 V的偏压进行PEC检测，检测出所述癌症标志
物在不同浓度下的光电流信号；依据检测结果构建癌症标志物的浓度和光电流信号之间的线性方程。
[0013]基于上述应用，将所述单链辅助DNA探针吸附到所述氧化铟锡/二氧化钛电极表面上的时间为30～120 min，将氮化碳量子点吸附到所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针/中间探针电极中二氧化钛多面体暴露出的活性位点上的时间为30～120 min。优选地，将所述单链辅助DNA探针吸附到所述氧化铟锡/二氧化钛电极表面上的时间为90 min，将氮化碳量子点吸附到具有活性位点的所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针/中间探针电极表面上的时间为60 min。
[0014]基于上述应用，sCD146的浓度范围为10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测癌症标志物的信号翻转型光电化学生物传感器的制备方法，包括步骤：制备氧化铟锡/二氧化钛电极：对金属有机框架材料进行碳化处理得到二氧化钛多面体；以所述二氧化钛多面体为溶质，配制二氧化钛多面体悬浮液；将所述二氧化钛多面体悬浮液滴加到氧化铟锡电极上，制得氧化铟锡/二氧化钛电极；制备氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极：将单链辅助DNA探针吸附到所述氧化铟锡/二氧化钛电极表面上，以封闭所述二氧化钛多面体上的活性位点，清洗得到氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极；制备共轭物Ab1‑
Fe3O4@Au
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DNA：将氨基化的Fe3O4纳米颗粒与金纳米颗粒进行振摇处理，使所述氨基化的Fe3O4纳米颗粒与所述金纳米颗粒通过共价键结合形成Fe3O4@Au颗粒，获得Fe3O4@Au溶液；依次向所述Fe3O4@Au溶液中加入第一目标捕获抗体和支持DNA探针，并进行室温振摇孵育和磁分离处理，使得所述第一目标捕获抗体、支持DNA探针和所述Fe3O4@Au颗粒通过共价键结合，制得Ab1‑
Fe3O4@Au
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DNA共轭物溶液；其中，所述第一目标捕获抗体用Ab1表示；制备共轭物Ab2‑
AuNPs
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DNA：先向pH为8～9的金纳米颗粒溶液中加入第二目标捕获抗体进行反应，再加入支持DNA探针和步行DNA探针形成混合溶液，该混合溶液发生反应使得所述第二目标捕获抗体、支持DNA探针和步行DNA探针通过共价键与所述金纳米颗粒溶液中的金纳米颗粒结合，得到Ab2‑
AuNPs
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DNA共轭物溶液；其中，所述第二目标捕获抗体用Ab2表示；构建中间探针：先将不同浓度的癌症标志物加入到所述Ab1‑
Fe3O4@Au
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DNA共轭物溶液中进行孵育和磁分离处理，再加入所述Ab2‑
AuNPs
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DNA共轭物溶液进行孵育和磁分离处理，然后加入限制性核酸内切酶Nt.BsmAl进行反应和磁分离处理，获取上清液，该上清液中含有靶向诱导三维双支持DNA步行器循环信号放大反应的中间探针；制备传感器：将所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极与所述上清液中的中间探针进行混合孵育处理，使其中的中间探针与单链辅助DNA探针形成特异性双链并使单链辅助DNA探针从所述氧化铟锡/二氧化钛/单链辅助探针电极上释放出来，暴露出所述氧化铟锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑞英，蒋桂花，刘慧敏，刘利娥，阿有梅，吴拥军，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：