一种基于泡沫镍-石墨烯-MnO2异质结的丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器制造技术

本发明专利技术涉及电容传感领域，本发明专利技术公开了一种基于泡沫镍

A flexible capacitive immunosensor for silk fibroin detection based on foam nickel graphene MnO2 heterojunction

【技术实现步骤摘要】
一种基于泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结的丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器
[0001]

[0002]本专利技术涉及电容传感领域，尤其涉及一种基于泡沫镍
‑
石墨烯
‑
MnO2异质结的丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器。
[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。超级电容器相比于传统的电容器和电池，因其高能量密度、优秀的可逆性以及更长的循环寿命已经引起了广泛的关注。根据其能量储存机制，超级电容器分为双电层电容器和赝电容电容器两类。而混合超级电容器因其众多吸引人的优点，包括低维护成本、高能量和功率密度、快速的充放电率、良好的研究兴趣和长循环寿命。
[0006]将电容量计算与生物免疫检测相结合，极大地减少了背景信号的干扰。此外，因其设备简单、成本低廉、灵敏度高的优点而引起了人们的广泛关注。
[0007]
技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结的丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器。本专利技术首先提取丝素蛋白的提取和使Au
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MOFs负载Ab2，然后逐层自组装，制备间接型泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结传感器；以泡沫镍表面生长的三维石墨烯为基底，通过一步水热法，在三维泡沫镍
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石墨烯骨架上生长MnO2的纳米结构，三维泡沫镍基石墨烯结构具有理想的自支撑特性。本专利技术电容式生物传感器可以由生物识
别表面和目标分析物之间的亲和相互作用而调节电容的变化，从而产生高灵敏度和选择性。
[0009]本专利技术的具体技术方案为：一种基于泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结的丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器，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。
[0010]步骤2：泡沫镍
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石墨烯异质结制备：依次用丙酮、稀盐酸、无水乙醇对泡沫镍进行超声清洗，烘干；以泡沫镍为催化剂基底，放入管式炉中间位置，以聚苯乙烯为碳源，放于管口气流上端；用氩气和氢气的混合气体将管式炉反复抽洗，持续通入混合气体；在800
‑
1200℃条件下反应，反应后管式炉自然降温，制得泡沫镍
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石墨烯异质结。
[0011]泡沫镍具有很好的柔性以及很高的机械强度，制备的石墨烯结构具有理想的自支撑特性。
[0012]步骤3：泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结制备：将高锰酸钾和聚乙二醇加入到水中，超声分散并搅拌均匀，将溶液转移到反应釜中，将步骤2所得泡沫镍
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石墨烯异质结放入反应釜中，水热反应后自然冷却，所得产物用水清洗，烘干，制得泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结。
[0013]本专利技术以Ni表面生长的三维石墨烯为基底，通过一步水热法，在三维泡沫镍
‑
石墨烯骨架上生长MnO2纳米结构，三维泡沫镍基石墨烯结构具有理想的自支撑特性。
[0014]步骤4：鼠抗丝素蛋白抗体的制备：将步骤1所得丝素蛋白、生理盐水和弗氏完全佐剂混合，使用腹部多点注射法将所得抗原乳液注射到鼠体，进行初次免疫；然后使用弗氏不完全佐剂，进行加强免疫；将脾细胞与骨髓瘤细胞融合，在细胞融合前一周，通过在8
‑
氮鸟嘌呤中培养增强SP2/0骨髓瘤细胞的活性；将培养良好的骨髓瘤细胞重新悬浮在培养基中，然后与脾细胞混合；将PEG1500滴入离心管底部，在96孔板的每孔中加入融合的杂交瘤细胞悬液，培养7
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8天；选择阳性杂交瘤细胞并繁殖，使用蛋白A柱收集和纯化细胞上清液，获得鼠抗丝素蛋白抗体，储存备用。
[0015]步骤5：Au
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MOFs@Ab2的制备：将2，5
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二氨基对苯二甲酸溶于N，N
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二甲基甲酰胺中，搅拌后，所得产物清洗，真空干燥，得到MOFs材料；然后在70
‑
80℃搅拌下，将MOFs材料和氯金酸溶液混合，超声分散，干燥，焙烧，得到粉末状的Au
‑
MOFs；最后向BSA溶液中加入Au
‑
MOFs和兔抗鼠抗丝素蛋白抗体Ab2，孵育后得到Au
‑
MOFs@Ab2。
[0016]考虑到生物探针的结合位点通常有限，纳米材料与生物探针直接结合可以克服单一纳米材料自身性质的局限性，产生电流信号变化明显。
[0017]步骤6：活化泡沫镍
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石墨烯
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MnO2电极：采用滴涂法在干燥后的步骤3所得泡沫镍
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石墨烯
‑
MnO2异质结表面滴加EDC和NHS水溶液，于50
‑
60℃中孵育50
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70 min，用PBS缓冲液洗净，得到活化的泡沫镍
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石墨烯
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MnO2电极。
[0018]步骤7：逐层自组装电容型免疫传感器：滴加步骤1所得丝素蛋白的CB液，使其端氨基与活化后的羧基结合，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，置于25
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35℃下50
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70 min，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8所得Au
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于泡沫镍
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石墨烯
‑
MnO2异质结的丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器，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：泡沫镍
‑
石墨烯异质结制备：依次用丙酮、稀盐酸、无水乙醇对泡沫镍进行超声清洗，烘干；以泡沫镍为催化剂基底，放入管式炉中间位置，以聚苯乙烯为碳源，放于管口气流上端；用氩气和氢气的混合气体将管式炉反复抽洗，持续通入混合气体；在800
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1200℃条件下反应，反应后管式炉自然降温，制得泡沫镍
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石墨烯异质结；步骤3：泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结制备：将高锰酸钾和聚乙二醇加入到水中，超声分散并搅拌均匀，将溶液转移到反应釜中，将步骤2所得泡沫镍
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石墨烯异质结放入反应釜中，水热反应后自然冷却，所得产物用水清洗，烘干，制得泡沫镍
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石墨烯
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MnO2异质结；步骤4：鼠抗丝素蛋白抗体的制备：将步骤1所得丝素蛋白、生理盐水和弗氏完全佐剂混合，使用腹部多点注射法将所得抗原乳液注射到鼠体，进行初次免疫；然后使用弗氏不完全佐剂，进行加强免疫；将脾细胞与骨髓瘤细胞融合，在细胞融合前一周，通过在8
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氮鸟嘌呤中培养增强SP2/0骨髓瘤细胞的活性；将培养良好的骨髓瘤细胞重新悬浮在培养基中，然后与脾细胞混合；将PEG1500滴入离心管底部，在96孔板的每孔中加入融合的杂交瘤细胞悬液，培养7
‑
8天；选择阳性杂交瘤细胞并繁殖，使用蛋白A柱收集和纯化细胞上清液，获得鼠抗丝素蛋白抗体，储存备用；步骤5：Au
‑
MOFs@Ab2的制备：将2，5
‑
二氨基对苯二甲酸溶于N，N
‑
二甲基甲酰胺中，搅拌后，所得产物清洗，真空干燥，得到MOFs材料；然后在70
‑
80℃搅拌下，将MOFs材料和氯金酸溶液混合，超声分散，干燥，焙烧，得到粉末状的Au
‑
MOFs；最后向BSA溶液中加入Au
‑
MOFs和兔抗鼠抗丝素蛋白抗体Ab2，孵育后得到Au
‑
MOFs@Ab2；步骤6：活化泡沫镍
‑
石墨烯
‑
MnO2电极：采用滴涂法在干燥后的步骤3所得泡沫镍
‑
石墨烯
‑
MnO2异质结表面滴加EDC和NHS水溶液，于50
‑
60℃中孵育50
‑
70 min，用PBS缓冲液洗净，得到活化的泡沫镍
‑
石墨烯
‑
MnO2电极；步骤7：逐层自组装电容型免疫传感器：滴加步骤1所得丝素蛋白的CB液，使其端氨基与活化后的羧基结合，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，置于25
‑
35℃下50
‑
70 min，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8所得Au
‑
MOFs@Ab2，置于25
‑
35℃中50
‑
70 min，用PBS缓冲液洗净未固定的Au
‑
MOFs@Ab2，即得到丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器。2.如权利要求1所述的一丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器，其特征在于：步骤2具体包括：依次用丙酮、稀盐酸、无水乙醇对泡沫镍进行超声清洗10
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15 min，50
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60℃烘干；以泡沫镍为催化剂基底，放入管式炉中间位置，以聚苯乙烯为碳源，放于管口气流上端距离中间位置6
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10 cm处；用的氩气和氢气体积比为8
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10:1的混合气体将管式炉反复抽洗3
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5次，持续通入混合气体，气体流速为300
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500sccm；在800
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1200℃条件下反应10
‑
20 min，反应后管式炉自然降温，制得泡沫镍
‑
石墨烯的异质结。3.如权利要求1所述的一丝素蛋白检测用柔性电容型免疫传感器，其特征在于：步骤3
具体包括：将0.5
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0.8g高锰酸钾和0.2
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0.3g聚乙二醇加入到30
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【专利技术属性】
技术研发人员：周晴晴，陈浩东，王坤，王秉，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：