生物传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物传感器技术领域，具体涉及一种生物传感器及其制备方法和应用。其中，生物传感器的制备方法，包括：S1，制备碳点

【技术实现步骤摘要】
生物传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物传感器
，具体涉及一种生物传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]孕酮(P4)是一种由黄体分泌的少量的C21类固醇激素，对于先兆性流产、习惯性流产等闭经或闭经等起到诊断性作用。传统的孕酮检测方法有液相色谱法、气相色谱
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质谱联用技术、酶联免疫技术和直接电化学方法等。这些检测方法或需要精密仪器，或检测步骤繁琐。
[0003]电化学适配体生物传感器以其操作简单、灵敏度高、响应快等优势成为了孕酮传感器研究的热点。电化学适配体生物传感器是将核酸适配体(特殊的DNA或RNA片段)作为生物识别元件，利用核酸适配体对蛋白质、小分子物质等靶标特异性结合这一特性而开发出来的生物分析检测装置，利用不同浓度靶标特异性识别前后的电信号变化，实现目标物的检测。
[0004]电化学适配体生物传感器又分为直接法，竞争法及夹心法三种，其中夹心法就是先将生物识别元件固载到电极表面，目标物与生物识别元件生物识别后，目标物还可以再连接另外一个识别元件，构建成“三明治”模型。这样的模型有利于引入生物酶、电活性物质和纳米复合材料等到传感界面，增加传感器的灵敏度。
[0005]现有技术中，对于夹心法的生物传感器，基于光活性纳米材料的信号放大策略，建立了一种可见光驱动的夹层型光电化学(PEC)生物测定法，用于高灵敏度和选择性检测孕酮。以碳点
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氧化石墨烯(CDs
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GO)复合材料为光活性材料，适配体
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金
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氧化铜
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氧化亚铜(适配体
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Au
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CuO
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Cu2O)为生物偶联物作为PEC放大器，基于抗体
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适配体的阴极夹层PEC生物传感器，用于选择性检测P4。参照图1，首先使用具有良好阴极光电流相应的碳点与氧化石墨烯(CDs
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GO)复合材料结合，在裸玻碳电极(GCE)上形成具有光活性的材料，在这层材料上固定孕酮抗体(Ab)。与此同时，制备Au
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CuO
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Cu2O使晶纳米颗粒均匀包裹于CuO
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Cu2O表面，高亲和性截断的孕酮适配体(Aptamer
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SH)被固定于其上形成生物偶联物。当进行孕酮检测时，孕酮分子(P4)与抗体和适配体相连，能够相互作用放大CDs
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GO修饰的电极的阴极光电流信号，最终得到了一种适配体
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Au
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CuO
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Cu2O/P4/Ab/CDs
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GO结构的生物传感器。
[0006]但是上述夹心法生物传感器采用的CDs
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GO复合材料附着于电极表面附着及放大信号能力一般；CuO
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Cu2O材料在潮湿的空气中易被氧化，Cu2O将氧化为CuO，影响最终传感器检测的准确性与放大信号的能力。
[0007]另外，现有技术中采用基于SERS(表面增强拉曼)技术的适配体传感器来检测雌二醇与孕酮，利用Au@Ag NPs具有很强的SERS活性的特点实现痕量样品的检测。AuNPs具有制备简便、较稳定且分散性好、形貌可控性好、生物相容性好等诸多优点，但其拉曼增强效果较弱。而AgNPs拉曼增强效果是AuNPs的103倍，但Ag的化学活性强于Au，在制备过程中表现活泼不易控制，导致所得AgNPs粒径不均一，稳定性较差。因此，参照图2，为了获得理想的
SERS活性基底，人们结合Au NPs和Ag NPs的优点合成了Au@Ag NPs。
[0008]但是上述利用Au@Ag NPs作为增强基底的方式反应时间长，孕激素与适配体的反应过程在30min时才能进行彻底。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对现有的孕酮检测用的电化学适配体生物传感器存在检测稳定性差或反应时间长的技术问题，目的在于提供一种生物传感器及其制备方法和应用。
[0010]一种生物传感器，包括一电极，具有光活性材料；一抗体，固定在所述光活性材料上；一生物偶联物；
[0011]所述光活性材料为碳点
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多壁碳纳米管(CDs
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NPCGO)复合材料；
[0012]所述生物偶联物包括相互连接的适配体和银包金核壳纳米溶胶(Au@AgNPs)。
[0013]一种生物传感器的制备方法，包括：
[0014]S1，制备碳点
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多壁碳纳米管复合材料作为光活性材料；
[0015]S2，制备银包金核壳纳米溶胶作为活性基底纳米材料；
[0016]S3，将适配体与所述活性基底纳米材料连接形成生物偶联物作为放大器；
[0017]S4，利用所述光活性材料和所述放大器组装成基于抗体
‑
适配体的阴极夹层生物传感器。
[0018]作为优选方案，步骤S1中，所述碳点
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多壁碳纳米管复合材料采用如下方式制备：
[0019]S101，获取ZIF
‑
8@GO纳米复合材料，对所述ZIF
‑
8@GO纳米复合材料加热，热解后收集所得黑色粉末；
[0020]S102，将所述黑色粉末加入盐酸溶液中反应，然后通过离心收集产物，洗涤并干燥过夜以获得纳米多孔碳(NPCGO)；
[0021]S103，将所述纳米多孔碳分散在超纯水中，超声搅拌，得到纳米多孔碳悬浮液，将所述纳米多孔碳悬浮液在超声搅拌下直接注入到碳点水溶液中，制备得到所述碳点
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多壁碳纳米管复合材料。
[0022]作为优选方案，步骤S101中，获取ZIF
‑
8@GO纳米复合材料，对所述ZIF
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8@GO纳米复合材料以5℃/min～20℃/min的速率加热至750℃～850℃，在氮气(N2)的保护下在750℃～850℃下热解1.5小时～2.5小时，冷却至室温后，收集所得黑色粉末。
[0023]作为优选方案，步骤S101中，获取ZIF
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8@GO纳米复合材料，对所述ZIF
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8@GO纳米复合材料以5℃/min的速率，加热至800℃，在氮气的保护下在800℃下热解2小时，冷却至室温后，收集所得黑色粉末。
[0024]作为优选方案，步骤S102中，将所述黑色粉末加入到质量分数为3.5％～10.5％的盐酸溶液中，在连续搅拌下反应20小时～30小时，然后通过离心收集产物，用去离子水洗涤，并在50℃～80℃下干燥10小时～14小时，以获得所述纳米多孔碳。
[0025]作为优选方案，步骤S102中，将所述黑色粉末加入到质量分数为10％的盐酸溶液中，在连续搅拌下反应24小时，然后通过离心收集产物，用去离子水洗涤，并在60℃下干燥12小时，以获得所述纳米多孔碳。
[0026]作为优选方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物传感器，包括一电极，具有光活性材料；一与反应物连接的抗体，固定在所述光活性材料上；一生物偶联物；其特征在于，所述光活性材料为碳点
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多壁碳纳米管复合材料；所述生物偶联物包括相互连接的银包金核壳纳米溶胶和与所述反应物连接的适配体。2.一种权利要求1所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，包括：S1，制备碳点
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多壁碳纳米管复合材料作为光活性材料；S2，制备银包金核壳纳米溶胶作为活性基底纳米材料；S3，将适配体与所述活性基底纳米材料连接形成生物偶联物作为放大器；S4，利用所述光活性材料和所述放大器组装成基于抗体
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适配体的阴极夹层生物传感器。3.如权利要求2所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳点
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多壁碳纳米管复合材料采用如下方式制备：S101，获取ZIF
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8@GO纳米复合材料，对所述ZIF
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8@GO纳米复合材料加热，热解后收集所得黑色粉末；S102，将所述黑色粉末加入盐酸溶液中反应，然后通过离心收集产物，洗涤并干燥以获得纳米多孔碳；S103，将所述纳米多孔碳分散在超纯水中，超声搅拌，得到纳米多孔碳悬浮液，将所述纳米多孔碳悬浮液在超声搅拌下直接注入到碳点水溶液中，制备得到所述碳点
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多壁碳纳米管复合材料。4.如权利要求3所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S101中，获取ZIF
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8@GO纳米复合材料，对所述ZIF
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8@GO纳米复合材料以5℃/min～20℃/min的速率、优选5℃/min的速率，加热至750℃～850℃、优选加热至800℃，在氮气的保护下热解1.5小时～2.5小时、优选2小时，冷却至室温后，收集所得黑色粉末；步骤S102中，将所述黑色粉末加入到质量分数为3.5％～10.5％、优选10％的盐酸溶液中，在连续搅拌下反应20小时～30小时、优选24小时，然后通过离心收集产物，用去离子水洗涤，并在50℃～80℃下、优选60℃下干燥10小时～14小时、优选12小时，以获得所述纳米多孔碳；步骤S103中，将8mg～12mg、优选10mg的所述纳米多孔碳分散在4mL～6mL、优选5mL的超纯水中，超声搅拌1.5小时～2.5小时、优选2小时，得到1.4mg
·
mL
‑1～3mg
·
mL
‑1、优选2mg
·
mL
‑1的纳米多孔碳悬浮液，将所述纳米多孔碳悬浮液在超声搅拌下直接注入到1.4mg
·
mL
‑1～3mg
·
mL
‑1、优选2mg
·
mL
‑1的碳点水溶液中，制备得到所述碳点
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多壁碳纳米管复合材料。5.如权利要求3所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S101中，所述ZIF
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8@GO纳米复合材料采用如下方式制备：将氧化石墨烯放入2
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甲基咪唑中，超声搅拌后加入六水硝酸锌，生成的混合物在室温下离心、洗涤和干燥后收集的产物即为所述ZIF
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8@GO纳米复合材料；步骤S103中，所述碳点水溶液采用如下方式制备：将柠檬酸溶解于去离子水中，获得柠檬酸水溶液，在搅拌下滴加乙二胺，得到混合溶液，将所述混合溶液转移到高压釜中，密封在不锈钢罐中，在电烤箱中进一步加热，反应堆自然冷却到室温后，红褐色物质通过离心机收集，用无水乙醇清洗，并在干燥箱中干燥，得
到碳点，将所述碳点溶于水中，得到所述碳点水溶液。6.如权利要求2所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文文，徐沁晨，孙继唯，林祥德，潘洪志，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：