一种基于RGO-Ag-ZnO-PPy的丝素蛋白检测用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，本发明专利技术公开了一种基于RGO

A capacitive immunosensor for silk fibroin detection based on RGO Ag ZnO PPy

【技术实现步骤摘要】
一种基于RGO
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Ag
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ZnO
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PPy的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器
[0001]

[0002]本专利技术涉及电容传感领域，尤其涉及一种基于RGO
‑
Ag
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ZnO
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PPy的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器。
[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。
[0006]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。若将电容量计算与生物免疫检测相结合，可极大地减少背景信号的干扰。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RGO
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Ag
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ZnO
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PPy的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器。本专利技术首先进行丝素蛋白的提取和CdSeQDs的合成，并使CdSeQDs
‑
PDA上负载Ab2，进行RGO
‑
Ag
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ZnO
‑
PPy复合膜的制备，然后通过逐层自组装工艺，制备得到丝素蛋白检测用电容型免疫传感器；制备具有自支撑特性的RGO电极材料，既可以简化制备工艺、进一步提高赝电容材料的比例，又能增强材料间的相互作用；导电聚合物PPy由于其低
成本的加工技术、良好的导电性而被广泛应用于有机电子、超级电容器和能量转换器等各种应用。聚合物主链中功能部分的存在为更好地固定不同生物分子如抗体、DNA、酶、适配体等提供了平台。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RGO
‑
Ag
‑
ZnO
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PPy的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器，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：化学气相沉积ZnO纳米线：将ZnO粉和碳粉混合物放置在石英管中心反应区，在反应区前方放置涂有Au催化剂的硅片；加热反应，反应期间通以氩气和氧气的混合气作为载气；反应完成后，将ZnO纳米线分离，添加至异丙醇中，超声分散。
[0011]步骤3：氧化石墨烯的制备：将石墨纳米片加入到铬酸洗液中超声分散；然后40
‑
50 ℃下机械搅拌，倒入水，抽滤；洗涤，烘烤，冷至室温后，配制成氧化石墨烯浆料。
[0012]步骤4：RGO的制备：将上述氧化石墨烯浆料和氢碘酸的均匀混合物加热反应；洗涤后冷藏备用。
[0013]本专利技术制备的石墨烯结构具有理想的自支撑特性。
[0014]步骤5：功能层RGO
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Ag
‑
ZnO膜电极组装：在聚偏二氟乙烯多孔滤膜平铺；在膜表面依次涂覆步骤4所得RGO、Ag 纳米线的异丙醇溶液、步骤2所得ZnO纳米线分散液；真空干燥；将所得RGO
‑
Ag
‑
ZnO膜剥离，清洗去除可能的碘；干燥，裁切，获得功能层RGO
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Ag
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ZnO膜电极。
[0015]本专利技术考虑到生物探针的结合位点通常有限，单一纳米材料与生物探针直接结合产生电流信号变化不大。功能层RGO
‑
Ag
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ZnO膜作为一种高效负载材料，可以克服单一纳米材料自身性质的局限性。
[0016]本专利技术考虑到聚偏氟乙烯（PVDF）微孔滤膜是一种多孔薄膜，跟纸类似，具有很好的柔性以及很高的机械强度。
[0017]步骤6：ITO导电玻璃集流器预处理：取ITO导电玻璃电极，超声清洗，干燥，将步骤5所得功能层RGO
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Ag
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ZnO膜电极粘于ITO导电玻璃电极的表面。
[0018]考虑到传统高赝电容物质大部分用的都是粉末状原料，需要通过乙炔黑和粘结剂涂覆在基材上制备工作电极，这种电极材料内阻大，电化学性能较差。本专利技术制备具有自支撑特性的电极材料，既可以简化制备工艺、进一步提高赝电容材料的比例，又能增强其与基体之间的相互作用。
[0019]步骤7：电化学沉积聚吡咯（PPy）：配制吡咯单体和KCl的混合溶液作为电解液；使用电化学工作站 CHI660E，以铂丝电极为对电极、银/氯化银电极为参比电极，用恒电流法在步骤6所得电极上电化学沉积聚吡咯，制得RGO
‑
Ag
‑
ZnO
‑
PPy复合材料。
[0020]聚吡咯由于其低成本的加工技术、良好的导电性而被广泛应用于有机电子、超级电容器和能量转换器等各种应用。聚合物主链中功能部分的存在为更好地固定不同生物分子如抗体、DNA、酶、适配体等提供了平台。
[0021]步骤8：核壳结构CdSeQDs
‑
PDA@Ab2的制备：取巯基乙酸和水混合均匀，再加入氯化镉水溶液并搅拌均匀，调节pH为9.5
‑
10.5，然后通入氮气以除去溶液中的氧气，接着继续加
入NaHSe溶液并搅拌均匀，然后将所得反应前驱液在氮气保护下加热反应，最后将所得亮黄色CdSeQDs溶液冷却至室温，离心清洗，加入聚多巴多胺，于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RGO
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Ag
‑
ZnO
‑
PPy的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器，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：化学气相沉积ZnO纳米线：将ZnO粉和碳粉混合物放置在石英管中心反应区，在反应区前方放置涂有Au催化剂的硅片；加热反应，反应期间通以氩气和氧气的混合气作为载气；反应完成后，将ZnO纳米线分离，添加至异丙醇中，超声分散；步骤3：氧化石墨烯的制备：将石墨纳米片加入到铬酸洗液中超声分散；然后40
‑
50 ℃下机械搅拌，倒入水，抽滤；洗涤，烘烤，冷至室温后，配制成氧化石墨烯浆料；步骤4：RGO的制备：将上述氧化石墨烯浆料和氢碘酸的均匀混合物加热反应；洗涤后冷藏备用；步骤5：功能层RGO
‑
Ag
‑
ZnO膜电极组装：在聚偏二氟乙烯多孔滤膜平铺；在膜表面依次涂覆步骤4所得RGO、Ag 纳米线的异丙醇溶液、步骤2所得ZnO纳米线分散液；真空干燥；将所得RGO
‑
Ag
‑
ZnO膜剥离，清洗去除可能的碘；干燥，裁切，获得功能层RGO
‑
Ag
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ZnO膜电极；步骤6：ITO导电玻璃集流器预处理：取ITO导电玻璃电极，超声清洗，干燥，将步骤5所得功能层RGO
‑
Ag
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ZnO膜电极粘于ITO导电玻璃电极的表面；步骤7：电化学沉积聚吡咯：配制吡咯单体和KCl的混合溶液作为电解液；使用电化学工作站 CHI660E，以铂丝电极为对电极、银/氯化银电极为参比电极，用恒电流法在步骤6所得电极上电化学沉积聚吡咯，制得RGO
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Ag
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ZnO
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PPy复合材料；步骤8：核壳结构CdSeQDs
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PDA@Ab2的制备：取巯基乙酸和水混合均匀，再加入氯化镉水溶液并搅拌均匀，调节pH为9.5
‑
10.5，然后通入氮气以除去溶液中的氧气，接着继续加入NaHSe溶液并搅拌均匀，然后将所得反应前驱液在氮气保护下加热反应，最后将所得亮黄色CdSeQDs溶液冷却至室温，离心清洗，加入聚多巴多胺，于30
‑
35℃下充分结合，冲洗，加入到含兔抗鼠抗丝素蛋白抗体Ab2的 BSA溶液中，孵育，冲洗，得到CdSeQDs
‑
PDA@Ab2，保存备用；步骤9：活化ITO
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RGO
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Ag
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ZnO
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PPy膜电极：采用滴涂法在干燥后的步骤7所得RGO
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Ag
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ZnO
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PPy复合材料表面滴加MPA水溶液，孵育形成饱和MPA单层，用PBS缓冲液洗净，将所得修饰有MPA的电极浸泡在MES缓冲液中孵育，将MPA的末端羧基转化为活性NHS酯，用PBS缓冲液洗净，得到活化的ITO
‑
RGO
‑
Ag
‑
ZnO
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PPy膜电极；步骤10：逐层自组装电容型免疫传感器：向活化的ITO
‑
RGO
‑
Ag
‑
ZnO
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PPy膜电极表面滴加步骤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，以封闭电极表面可能存在的非特异性结合位点，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CdSeQDs
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PDA@Ab2，置于25
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35℃中50
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70 min，用PBS缓冲液洗净未固定的CdSeQDs
‑
PDA@Ab2，即得到丝素蛋白检测用电容型免疫传感器。2.如权利要求1所述的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器，其特征在于：步骤2具体包括：将摩尔比为0.8
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1.2:1的ZnO粉和碳粉混合物放置在石英管中心反应区，在反应区前方放置涂有5
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10nm 的Au催化剂的硅片；设置反应温度为850
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950℃，反应时间15
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30 min，反
应期间通以恒流流速为80
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120sccm的氩气、3
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7sccm的氧气作为载气；反应完成后，将ZnO纳米线分离，按固液比2
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3 mg ml
‑1添加至异丙醇中，超声10
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15 min使其均匀分散，保存备用。3.如权利要求1所述的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器，其特征在于：步骤3具体包括：将100
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120mg片径为500
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800μm的石墨纳米片加入到560
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600 ml铬酸洗液中超声分散30
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40 min；然后40
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50 ℃下机械搅拌10
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20 min，倒入1.5
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2L水，抽滤；抽滤物依次用水和乙醇洗涤 3
‑
5 次，110
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120℃烘烤3
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3.5h，冷至室温后，配制成20
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30mg ml
‑1氧化石墨烯浆料，备用。4.如权利要求1所述的丝素蛋白检测用电容型免疫传感器，其特征在...

【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：