一种丝素蛋白检测用近红外光响应弹簧状光电探测器制造技术

本发明专利技术涉及光电化学传感领域，本发明专利技术公开了一种丝素蛋白检测用近红外光响应弹簧状光电探测器。本发明专利技术首先进行丝素蛋白的提取和H

【技术实现步骤摘要】
一种丝素蛋白检测用近红外光响应弹簧状光电探测器
[0001]

[0002]本专利技术涉及光电化学传感领域，尤其涉及一种丝素蛋白检测用近红外光响应弹簧状光电探测器。
[0003]
技术介绍

[0004]中国自古以来就是纺织品大国，生产的纺织品种类丰富，工艺精美，舒适透气。其中最负盛名的纺织品就是中国的丝绸，故中国又被称为“丝绸之国”。丝绸文物不仅具有科技、文化、艺术等多方面的价值，更是社会交替，人文交融的历史见证者。丝绸文物中丝绸的主要成分是桑蚕丝，桑蚕丝主要由丝素蛋白和丝胶两部分组成，丝素蛋白是蚕丝的主要组成部分，约占总重量的70%。但是，丝绸文物中的桑蚕丝作为一种有机高分子材料，由于常年处于地下墓葬环境中易受光、热、酸碱、微生物等的影响发生降解，从而造成结晶度、分子量等结构及性能的变化，另一方面，丝绸文物出土时往往会伴有许多杂质，真正的有效成分极少。而常规的丝素蛋白检测方法灵敏度低，受杂质干扰影响大，不适合对丝绸文物进行检测，因此需要开发一种灵敏度好，特异性强的检测古代丝织品的方法存在着很重要的意义。
[0005]国内外报道的纺织品残留物的分析方法主要有化学降解法和生物质谱法等。然而，古代纺织品成分复杂，微小的成分变化就会导致质谱测定的较大误差，而且整个实验过程也必须经过残留物提取、酶切、质谱分析、结果分析等实验步骤，较为繁琐。因此，寻找一种灵敏度极高、特异性极强、快速高效的方法对纺织品残留物进行鉴定显得尤为重要。为了满足移动电子设备的需求，线状的光电探测器已经不断地被开发出来。柔性石墨烯基光纤电极在很大程度上取决于光敏材料的功能化。二氧化钛/石墨烯纤维被报道是非常有前途的，因为二氧化钛具有光稳定性、高光催化活性、无毒、低成本和高灵敏的光电响。
[0006]
技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种丝素蛋白检测用近红外光响应弹簧状光电探测器。本专利技术首先进行丝素蛋白的提取和H
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TiO2的合成，并使磁珠上负载Ab2，然后通过逐层自组装工艺，制得基于RGO/H
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TiO2/MoS2得光电探测器。本专利技术在相互接触的石墨烯片之间均匀插入H
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TiO2纳米颗粒作为光电流，弹簧结构可促进光穿透弹簧内部和光生电子的转移，从而使探测器具有高度光敏和光电响应。同时，弹簧具有快速可恢复的形状记忆特性，在盐溶液中灵敏度和稳定性高；将光激发过程与电化学检测相结合可极大减少背景信号的干扰，灵敏度高。
[0008]本专利技术的具体技术方案为：一种丝素蛋白检测用近红外光响应弹簧状光电探测器，制备方法包括以下步骤：步骤1：丝素蛋白的提取：将蚕茧先在Na2CO3水溶液中煮沸，再冲洗去除丝胶蛋白；
将所得的丝素蛋白纤维在干燥后溶解于氯化钙混合溶液中；经透析、离心、冷冻干燥和研磨后，得到丝素蛋白。
[0009]步骤2：H
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TiO2纳米颗粒的制备：将TiO2纳米颗粒在500
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600℃的管式炉中用氢气和氩气的混合气体进行退火处理，得到H
‑
TiO2纳米颗粒。
[0010]TiO2作为一种金属半导体光活性材料，光电性能受到了人们的广泛关注，例如高化学稳定及热稳定性、良好的生物相溶性、环境友好及原料充足等。尽管TiO2有上述这些优点，但是由于它具有很高的光生电子空穴对重组率，使其在光电化学中的应用受到了很大限制，必须对TiO2进行改性处理，氢化可以进一步增强二氧化钛纳米颗粒的光电化学性能，氢化不仅提高了长波长的光吸收，而且提高了二氧化钛的电导率。将H
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TiO2纳米颗粒整合到石墨烯纤维中，可提高其光敏性、光催化能力和电导率。
[0011]步骤3：GO/H
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TiO2均匀分散体的制备：在搅拌下，将步骤2制备的H
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TiO2纳米颗粒加入到GO水溶液中，得到H
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TiO2/GO均匀分散体。
[0012]步骤4：GO/H
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TiO2/Na2MoO4纺丝液的制备：将步骤3所得的 GO/H
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TiO2均匀分散体与十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液混合，在水浴中加热搅拌；离心，加入钼酸钠粉，超声处理，获得GO/H
‑
TiO2/Na2MoO4纺丝液。
[0013]本专利技术GO表面带有丰富的羧基活性位点，可以进一步共价偶联生物分子，同时增加了溶液的分散性。石墨烯片靠弱的范德华力聚拢在一起，只有原子厚的石墨烯片拥有极大的表面积，被拉成纤维后，彼此依附排列，如同鱼身上的鳞片一样；如果将纤维打结，结头处的强度取决于纤维的弯曲系数，由于氧化石墨烯的弯曲系数非常低，好似结头根本不存在，因此强度很高。
[0014]步骤5：湿法纺丝结合水热法合成弹簧状RGO/H
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TiO2/MoS2纤维：将GO/H
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TiO2/Na2MoO4纺丝液装入带有旋转喷嘴的注射器中，将纺丝液注入氯化钙乙醇水溶液凝固浴中，凝固后用水和乙醇依次洗涤，将获得的纤维和L
‑
半胱氨酸加入至水中，转移到高压釜中进行水热反应；将所得纤维置于750
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800℃的可控气氛炉中，在Ar流动中退火处理，得到RGO/H
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TiO2/MoS2纤维；将RGO/H
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TiO2/MoS2纤维包裹在玻璃棒上，然后在管状炉中退火处理，获得弹簧状RGO/H
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TiO2/MoS2纤维。
[0015]L
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半胱氨酸在高温下可生成谷胱甘肽，谷胱甘肽含有巯基等活性基团，可以与Na2MoO4作用，生成二硫化钼。
[0016]MoS2是一种由弱范德华力共同作用的层状结构。该结构具有带隙窄、载流子迁移率高等优点。尽管MoS2纳米材料具有相对较低的禁带宽度，但是其本身也如同TiO2一样具有很多不足。本专利技术将TiO2/GO与MoS2纳米材料结合起来形成异质结，使电子的扩散距离相对短，通过能带的匹配，光电转换效率高，光电流较稳定，可以有效的抑制光生电子空穴对的重组并且增强其光捕获能力。
[0017]本专利技术在相互接触的石墨烯片之间均匀插入H
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TiO2纳米颗粒作为光电流，弹簧结构促进了光穿透弹簧内部和光生电子的转移，从而使探测器具有高度光敏和光电响应。同时，弹簧具有快速可恢复的形状记忆特性，在盐溶液中灵敏度和稳定性高。
[0018]步骤6：免疫磁珠与Ab2的核
‑
壳结构制备：取羧基磁珠于离心管中，用水洗涤，除去上清；接着用MES洗涤，除去上清；加入MES重悬，加入稀释的兔抗鼠抗丝素蛋白抗体Ab2，震荡反应；加入EDC溶液进行反应，去除上清，得到负载Ab2的免疫磁珠；先后用PBST、PBS清洗，
后用BSA溶液封闭；加入含Tween 20和NaN3的PBS溶液震荡混匀，得到免疫磁珠混合液，冷藏备用。
[0019]本专利技术羧基磁珠为以聚苯乙烯微球为核心的MPS100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝素蛋白检测用近红外光响应弹簧状光电探测器，其特征在于制备方法包括以下步骤：步骤1：丝素蛋白的提取：将蚕茧先在Na2CO3水溶液中煮沸，再冲洗去除丝胶蛋白；将所得的丝素蛋白纤维在干燥后溶解于氯化钙混合溶液中；经透析、离心、冷冻干燥和研磨后，得到丝素蛋白；步骤2：H
‑
TiO2纳米颗粒的制备：将TiO2纳米颗粒在500
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600℃的管式炉中用氢气和氩气的混合气体进行退火处理，得到H
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TiO2纳米颗粒；步骤3：GO/H
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TiO2均匀分散体的制备：在搅拌下，将步骤2制备的H
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TiO2纳米颗粒加入到GO水溶液中，得到H
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TiO2/GO均匀分散体；步骤4：GO/H
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TiO2/Na2MoO4纺丝液的制备：将步骤3所得的 GO/H
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TiO2均匀分散体与十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液混合，在水浴中加热搅拌；离心，加入钼酸钠粉，超声处理，获得GO/H
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TiO2/Na2MoO4纺丝液；步骤5：湿法纺丝结合水热法合成弹簧状RGO/H
‑
TiO2/MoS2纤维：将GO/H
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TiO2/Na2MoO4纺丝液装入带有旋转喷嘴的注射器中，将纺丝液注入氯化钙乙醇水溶液凝固浴中，凝固后用水和乙醇依次洗涤，将获得的纤维和l
‑
半胱氨酸加入至水中进行水热反应；将所得纤维置于750
‑
800℃的可控气氛炉中，在Ar流动中退火处理，得到RGO/H
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TiO2/MoS2纤维；将RGO/H
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TiO2/MoS2纤维包裹在玻璃棒上，然后在管状炉中退火处理，获得弹簧状RGO/H
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TiO2/MoS2纤维；步骤6：免疫磁珠与Ab2的核
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壳结构制备：取羧基磁珠于离心管中，用水洗涤，除去上清；接着用MES洗涤，除去上清；加入MES重悬，加入稀释的兔抗鼠抗丝素蛋白抗体Ab2，震荡反应；加入EDC溶液进行反应，去除上清，得到负载Ab2的免疫磁珠；先后用PBST、PBS清洗，后用BSA溶液封闭；加入含Tween 20和NaN3的PBS溶液震荡混匀，得到免疫磁珠混合液，冷藏备用；步骤7：逐层自组装肖特基异质结免疫传感器：在室温下将多巴胺Tris
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HCl 溶液滴到步骤5所得弹簧状RGO/H
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TiO2/MoS2纤维上以聚集聚多巴胺；用PBS缓冲液洗净，滴加步骤1所得丝素蛋白CB溶液，用PBS缓冲液彻底清洗去除未结合的抗原后，再用BSA溶液将电极封闭，取出后用PBS缓冲液洗净，继续滴加鼠抗丝素蛋白抗体Ab1溶液，用PBS缓冲液洗净未固定的鼠抗丝素蛋白抗体Ab1，最后滴加步骤7所得免疫磁珠混合液，用PBS缓冲液洗净未固定的免疫磁珠，得到近红外光响应弹簧状光电探测器。2.如权利要求1所述的近红外光响应弹簧状光电探测器，其特征在于：步骤2中，所述氢气和氩气的体积比为1:0.8
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1.2，退火时间为2
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2.5h。3.如权利要求1所述的近红外光响应弹簧状光电探测器，其特征在于：步骤3具体包括：将5
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8mg步骤2制备的H
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TiO2纳米颗粒加入到10
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12ml 14
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18mg ml
−1的GO水溶液中，在30
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37℃、400
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800r min
‑1下搅拌30
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40min，得到H
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TiO2/GO均匀分散体。4.如权利要求1所述的近红外光响应弹簧状光电探测器，其特征在于：步骤4具体包括：将4
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5ml步骤3所得的 GO/H
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TiO2均匀分散体与50
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55ml 0.04M 十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液混合，在35
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40℃水浴中加热搅拌22
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24h...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晴晴，王坤，陈浩东，王秉，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：