一种基于COF薄膜和AgInS2量子点的光电化学生物传感器及检测双目标应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于原位生成的超薄共价有机骨架COF薄膜和AgInS2量子点的光电化学生物传感器，应用于双目标HIV和CEA的检测；本发明专利技术的技术方案是通过目标HIV诱导循环扩增过程产生大量S0，利用DNA碱基互补将大量AuNPs

【技术实现步骤摘要】
一种基于COF薄膜和AgInS2量子点的光电化学生物传感器及检测双目标应用

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[0001]本专利技术涉及一种基于COF薄膜和AgInS2量子点的光电化学生物传感器；以及所述传感器的制备方法及其检测HIV及CEA的分析应用。

技术介绍
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[0002]艾滋病是世界上公认的最难解决的难题之一。在病状出现的不同阶段，病原体会表达出两种不同的生物特性分子(HIV和CEA)，同时对两种目标的检测可以提高检测的准确性。同时检测两个目标可以避免由于缺乏单一目标或检测不理想而造成的假阳性和重复检测造成的医疗材料浪费。在众多检测方法中，光电化学(PEC)传感器由于其背景信号低、检测过程简单、易于小型化、灵敏度高而被广泛应用于生物标志物的灵敏检测中[Qin,Y.；Wen,J.et,al.ACSNano 2022,16,2997
‑
3007]。COF(共价有机骨架)是一种独特的光电材料，COF薄膜具有优良的光电性能。超薄共价有机骨架膜合成策略简单、拥有有序的苯环结构，能够成为光电化学生物传感器电极上的理想衬底[Keller,N.；Bein,T.Chem.Soc.Rev.2021,50,1813
‑
1845.]。三元共聚物I
‑
III
‑
VI2AgInS2(AIS)量子点具有低毒性、高光电活性和可调带隙的优点。更重要的是，AgInS2量子点具有与COF非常匹配的带边能级，可产生有效猝灭光电流的效果，使光电流信号降低[Li,J.；Lin,X.et,al.Biosens.Bioelectron.2019,126,332
‑
338.]。
[0003]本文以COF有机薄膜作为基底，AgInS
2 QDs作为猝灭物质。通过与AuNPs、DNAH3 及DNA1复合，制备了AuNPs
‑
AgInS2QDs
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H3探针。同时对Target
‑
HIV进行循环放大，产出大量的S0，成功将AuNPs
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AgInS2QDs
‑
H3探针修饰到电极上，从而实现PEC信号的猝灭，能够对目标HIV进行灵敏检测。同时H3中含有CEA的适体DNA，通过CEA与适体链结合，使AuNPs
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AgInS2QDs
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H3探针从电极上脱离，从而实现信号的恢复，能够实现对目标CEA的灵敏检测。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的之一是首次将二维(2D)超薄共价有机骨架膜(DTACOF膜)用于光电化学生物传感器。
[0005]具体包括以下步骤：
[0006]COF有机薄膜的合成。取2,6
‑
二羟基萘
‑
1,2
‑
二甲醛DHNDA和三(4
‑
氨基苯基)胺TAPA 各1mg分别溶解在含有均三甲苯、乙醇和乙酸的混合溶液中，溶液配比为250μL、250μL、 50μL。两种溶液按照1:1混合，然后迅速把混合溶液滴到固定面积的ITO电极上，在真空常温下干燥10分钟，之后再次浸没在二氯甲烷内五分钟除去未反应的杂质。
[0007]本专利技术的目的之二是以AgInS
2 QDs为核心构建信号放大的光电生物探针。
[0008]具体包括下步骤：
[0009]步骤1.AgInS2(MPA修饰)合成：在100mL三口烧瓶中制备50mL含有0.1mmolAgNO3、 0.4mmol In(NO3)3和0.1mmol MPA的水溶液，在强力搅拌下，用1mol/LNaOH调节pH值到 7.5，
此时溶液澄清。再将3mL0.2mmol/L的Na2S(0.6mmol)溶液快速注入烧瓶中，然后将混合溶液加热到100℃。保温2h，使得AgInS2快速生长。
[0010]步骤2.金纳米粒子的合成：根据之前的文献合成金纳米粒子。首先在三口烧瓶中加入1.0mL1％的氯金酸、49.0mL二次水。加热到沸腾状态后，加入2.0mL2％的柠檬酸钠，保持温度恒定的情况下搅拌至溶液呈现酒红色，停止加热并搅拌15分钟，得到粒径约为13纳米的纳米金。
[0011]步骤3.探针的合成(AuNPs
‑
AgInS2QDs
‑
H3)：取1μL2.14μM用乙醇稀释的3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷APTES加到50μLAuNPs中，在室温下搅拌2小时，让AuNPs修饰上氨基，然后离心洗涤。同时取200μL10mM的EDC跟20mM的NHS加入到100μL的AgInS2量子点中，对其羧基活化20分钟，然后离心洗涤。之后把活化好的AgInS2与AuNPs溶液混合。在37℃下孵育6小时。将孵育好的Au@AgInS2分散到300μL水溶液中。同时取200μL10mM的EDC跟20mM的NHS加入到100μL的Au@AgInS2孵育20分钟。把1.2μL100mMH3与6μL100mMDNA1加热到95℃并保持5min加入到上述溶液中，在37℃的摇床中恒温孵育6小时，合成Au@AgInS2/DNA探针。其中所用的DNA序列为：
[0012]H3：5
’‑
H2N
‑
(CH2)6‑
TTCTATTACCTAGTAGCATTCTTTCTCTTAACTTATTCGACCATA
‑3’
[0013]DNA1：5
’‑
H2N
‑
(CH2)6‑
TCGATGTACTGTGGGTAGGGCGGG
‑3’
[0014]本专利技术的目的之三是构建基于COF和AgInS2量子点的光电化学生物传感器检测双目标。
[0015]具体包括下步骤：
[0016]步骤1.目标的循环放大：将18.0μL1.0μM的DNAH1在95℃下高温处理5分钟，然后缓慢冷却至室温，再加入18.0μL不同浓度的目标一HIV、20U外切酶三和4.0μL对应的10
×
缓冲溶液，在37℃下孵育2小时，得到大量产物链S0。其中所用的DNA序列为：
[0017]H1：5
’‑
CGACTATGCTTACACGACTTTTCATATGGTCGAACGTGTAAGCATAGTCGGTGGAAAATCTCTA
‑3’
[0018]目标一HIV：5
’‑
ACTGCTAGAGATTTTCCACAT
‑3’
[0019]步骤2.双信号光电传感器的制备：本传感器在氧化铟锡(ITO)玻璃上构建，将大块ITO玻璃切成小块矩形，然后用超纯水、丙酮、乙醇、1MNaOH(溶剂为水与乙醇，体积比1：1)、超纯水超声处理7分钟，使电极上修饰上羟基。干燥后，在小块矩形ITO玻璃上，用封口膜粘贴出正方形为0.25cm2(0.5cm
×
0.5cm)的区域。
[0020]在使用之前，将所有的DNA链加热到95℃并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于COF薄膜和AgInS2量子点的光电化学生物传感器及其检测双目标应用，其特征是：ITO电极表面原位生成2D COF有机骨架薄膜，产生强而稳定的光电PEC信号；通过在Au纳米粒子上负载大量AgInS2量子点，构建了一种放大的AuNPs
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AgInS2猝灭探针；经过目标HIV诱导的循环扩增过程产生大量DNA S0，S0通过DNA杂交将AuNPs
‑
AgInS2QDs探针修饰到电极上，猝灭PEC信号，实现对目标HIV的灵敏检测；再通过目标CEA与适体特异性结合，使AuNPs
‑
AgInS2QDs淬灭探针脱离电极，实现COF膜的PEC信号“on”，检测目标CEA；该生物传感器灵敏、快速、准确地同时检测双目标HIV及CEA，有效避免了假阳性和假阴性，在癌症疾病的早期预防和检测方面具有广阔的应用前景；其特征方法由下列步骤组成：步骤1.合成COF有机薄膜：取DHNDA和TAPA各1mg分别溶解在含有均三甲苯、乙醇和乙酸的混合溶液中，溶液配比为250μL、250μL、50μL；两种溶液按照1:1混合，然后迅速把混合溶液滴到ITO电极上，在真空常温下干燥10分钟，再浸没在二氯甲烷五分钟除去未反应的杂质；步骤2.探针的合成以及目标循环放大过程：取1μL 2.14μM 3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加到50μL AuNPs中，在室温下搅拌2小时，让AuNPs修饰上氨基，然后离心洗涤；同时取200μL 10mM的EDC跟20mM的NHS加入到100μL的AgInS2量子点中，对其羧基活化20分钟，然后离心洗涤；之后把活化好的AgInS2与AuNPs溶液混合，在37℃下孵育6小时；将孵育好的A...

【专利技术属性】
技术研发人员：接贵芬，李志康，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：