一种基于钨酸铋/溴氧铋的生物传感器的构建及应用制造技术

本发明专利技术涉及一种基于钨酸铋/溴氧铋的生物传感器的构建及应用，将Ag2S敏化的Bi2WO6/BiOBr纳米复合材料固定在ITO电极表面，作为优良的光活性基底，有效提高了光电流响应及其灵敏度。在Bi2WO6/BiOBr表面，多巴胺通过自聚合的方式固定前列腺特异性抗体，形成聚多巴胺膜。抗原与抗体特异性结合，根据抗原在不同浓度下的电流变化，实现前列腺特异性抗原的定量检测。在最佳实验条件下，PEC免疫传感器稳定性好，线性范围宽，灵敏度高，重现性好，可用于实际样品的检测，实现了对前列腺特异性抗原的特异性检测，为前列腺特异性抗原的检测提供了一种新颖可行的方法和参考思路。种新颖可行的方法和参考思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于钨酸铋/溴氧铋的生物传感器的构建及应用


[0001]本专利技术涉及生物分析化学、纳米材料、免疫分析和光电化学生物传感
，提供了一种检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的制备方法及应用。采用水热法合成了钨酸铋/溴氧铋（Bi2WO6/BiOBr），Ag2S作为敏化剂，聚多巴胺作连接剂，抗体捕获材料固定在电极表面，提供了一种检测前列腺特异性抗原的无标记型光电化学生物传感器的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]癌症是世界范围内的重大公共卫生问题，也是影响人类预期寿命的重要因素。癌症的早期筛查和检测可以有效降低死亡率。肿瘤标志物对于癌症的早期诊断具有重要意义。近期研究显示，2020年全球前列腺癌新增病例140万例，死亡37万例。前列腺癌已成为男性第二大常见癌症和男性第五大死亡原因。前列腺特异性抗原（PSA）是由前列腺上皮细胞分泌的分子量为33 kDa的糖蛋白，存在于前列腺疾病患者血清中，是检测早期前列腺癌的特异性肿瘤标志物。健康男性血清PSA水平为0 ~ 4 ng/mL，早期前列腺癌患者血清PSA水平升高至4 ~ 10 ng/mL。在晚期前列腺癌患者中，大量PSA进入血清，PSA浓度通常在10 ng/mL以上。
[0003]迄今为止，已有多种方法被应用于PSA的检测，如ELISA、放射免疫法、电化学发光免疫传感器、光电化学传感器等。光电化学传感技术因其灵敏度高、检测成本低、分析速度快等优点而得到广泛应用。将光电化学传感平台与免疫识别相结合，将生物现象转化为光电流信号，可实现生物分子的超灵敏检测。<br/>[0004]选择具有高电子转移效率的光活性材料是构建光电化学生物传感平台的关键。单一的光活性材料具有较低的光电转换效率。一种有效的策略是将两种或多种带隙匹配的光活性材料耦合到一个异质结中。目前，多种不同的光活性材料如TiO2、ZnO、CdS等已被广泛应用于光电化学生物传感器的构建。Bi2WO6因其合适的带隙（2.7 eV）和优异的光电性能而受到广泛关注。然而，电子空穴对的快速复合和有限的可见光响应限制了其实际应用。为了提高电荷分离效率，需要将Bi2WO6与其他半导体材料耦合，而BiOX（Cl，Br，I）是提高Bi2WO6光电活性的理想材料。在BiOX中，BiOBr因其合适的带隙、良好的稳定性和优越的光电性能而备受关注。Bi2WO6与BiOBr材料耦合形成异质结可以有效降低电子空穴对的复合率。在本专利中，采用溶剂热法合成了Bi2WO6/BiOBr异质结，该异质结具有较大的比表面积，可以与更多的粒子复合，促进电荷分离和转移。
[0005]本专利技术利用光电化学分析法，以Ag2S量子点来敏化Bi2WO6/BiOBr，增强其可见光吸收，光电活性显著提高，通过层层自组装方法，将前列腺特异性抗体、牛血清白蛋白和前列腺特异性抗原组装到Bi2WO6/BiOBr/Ag2S复合材料上，Bi2WO6/BiOBr 优异的光电活性以及前列腺特异性抗原抗体之间的特异性结合，构建了一种基于Bi2WO6/BiOBr/Ag2S的前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器。该传感器具有优异的光电化学活性，具有灵敏度高、线性范围宽、检出限低、检测快速、制备过程相对简单等优点，实现了对前列腺特异性抗原的超灵
敏分析，为目前有效检测前列腺特异性抗原提供了新方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于钨酸铋/溴氧铋的生物传感器的构建及应用，实现了前列腺特异性抗原的超灵敏检测。本专利技术的目的之一是提供一种前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的制备方法。专利技术的目的之二是制备的光电化学免疫传感器实现对前列腺特异性抗原的超灵敏检测。
[0007]本专利技术的技术方案，包括以下步骤：（1）制备Bi2WO6/BiOBr；（2）制备检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的工作曲线。
[0008]其中步骤（1）制备Bi2WO6/BiOBr包括：将0.20 ~ 0.30 mmol的Na2WO4·
2H2O和0.40 ~ 0.60 mmol的离子液体1
‑
十六烷基
‑3‑
甲基咪唑溴盐（[C
16
mim]Br）溶解在30 mL的乙二醇中，40 ℃下搅拌30 min；将0.5 ~ 1.5 mmol的Bi(NO3)3·
5H2O加入到上述溶液中，并连续搅拌30 min；将溶液转移到50 mL反应釜中，160 ℃下反应12 h，冷却至室温，用去离子水、无水乙醇离心洗涤各3次，60 ℃真空干燥，研磨后密封保存；其中步骤（2）制备无标记型检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的工作曲线包括：
①
将2.5 cm
ꢀ×ꢀ
0.8 cm的ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；
②
将8 ~ 12 μL、2 ~ 10 mg / mL Bi2WO6/BiOBr悬浮液滴在ITO电极上，自然晾干，550 ℃煅烧2 h；
③
在电极表面继续滴加3 ~ 5 μL、0.1 mol/L TGA溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
④
在电极表面继续滴加3 ~ 5 μL、0.02 ~ 0.16 mol/L硝酸银溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
⑤
在电极表面继续滴加3 ~ 5 μL、0.20 mol/L硫化钠溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
⑥
将3 ~ 5 μL、含1 mg/mL多巴胺盐酸盐的pH 8.5 Tris
‑
HCl溶液滴加至Bi2WO6/BiOBr/Ag2S修饰的电极表面，室温下反应50 ~ 70 min，超纯水冲洗电极表面；
⑦
滴加3 ~ 5 μL、10 μg/mL的前列腺特异性抗体溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；
⑧
继续滴加3 ~ 5 μL、质量分数为1 %的BSA溶液，以封闭电极表面上非特异性活性位点，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；
⑨
继续滴加3 ~ 5 μL、0.001 ~ 50 ng/mL的前列腺特异性抗原，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种基于Bi2WO6/BiOBr/Ag2S的前列腺特异性抗原的无标记型光电化学生物传感器，于4 ℃冰箱中储存备用。
[0009]本专利技术所用的原材料均可在化学试剂公司或生物制药公司购买。
[0010]本专利技术的有益成果
（1）本专利技术通过基于Bi2WO6/BiOBr/Ag2S构建了一种新颖的光电化学免疫传感器用于前列腺特异性抗原的检测，使用原位生长Ag2S敏化Bi2WO6/BiOBr异质结的方法；（2）该免疫传感器对前列腺特异性抗原检测灵敏度高，线性范围从0.001 ng/mL到50 ng/mL，检测限低，为0.084 pg
·
mL
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钨酸铋/溴氧铋的生物传感器的构建及应用，其特征在于，步骤如下：（1）将2.5 cm
ꢀ×ꢀ
0.8 cm的ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；（2）将8 ～ 12 μL、2 ～ 10 mg / mL Bi2WO6/BiOBr悬浮液滴在ITO电极上，自然晾干，5 ～ 50 ℃煅烧2 h；（3）在电极表面继续滴加3 ～ 5 μL、0.1 mol/L TGA溶液，反应20 ～ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（4）在电极表面继续滴加3 ～ 5 μL、0.02 ～ 0.16 mol/L硝酸银溶液，反应20 ～ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（5）在电极表面继续滴加3 ～ 5 μL、0.20 mol/L硫化钠溶液，反应20 ～ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（6）将3 ～ 5 μL、含1 mg/mL多巴胺盐酸盐的pH 8.5 Tris
‑
HCl溶液滴加至Bi2WO6/BiOBr/Ag2S修饰的电极表面，室温下反应50 ～ 70 min，超纯水冲洗电极表面；（7）滴加3 ～ 5 μL、10 μg/mL的前列腺特异性抗体溶液，反应20 ～ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；（8）继续滴加3 ～ 5 μL、质量分数为1 %的BSA溶液，以封闭电极表面上非特异性活性位点，反应20 ～ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；（9）继续滴加3 ～ 5 μL、0.001 ～ 50 ng/mL的前列腺特异性抗原，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种基于Bi2WO6/BiOBr/Ag2S的前列腺特异性抗原的无标记型光电化学生物传感器，于4 ℃冰箱中储存备用。2.如权利要求1所述的一种基于钨酸铋/溴氧铋的生物传感器的构建及应用，所述Bi2WO6/BiOBr/Ag2S电极的制备，其特征在于，步骤如下：（1）将0.20 ～ 0.30 mmol的Na2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志伟，孔玲，常慧琴，朱琪颖，吴宇银，刘安琪，姜蒙，于鹏飞，崔佳琪，杨俊，桑锋，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：