基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器制造技术

本发明专利技术属于生物纳米材料技术领域，具体涉及一种基于静电纺丝纳米纤维膜的的SERS生物活性传感器。本发明专利技术的传感器通过以下方法制备：首先将金纳米圆盘与抗体结合，得到捕获探针；然后将聚合物溶液制成薄膜并将捕获探针结合到薄膜上，得到可捕获呼吸道病毒的生物活性基底；然后将银纳米颗粒与信号分子和抗体结合，得到可识别呼吸道病毒的SERS探针。本发明专利技术由静电纺丝制成纤维膜，相比现有的用于呼吸道病毒检测的技术，具有可穿戴的优点；本发明专利技术相比于现有的用于呼吸道病毒检测的技术，具有更低的检出限，其中SARS

【技术实现步骤摘要】
基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器


[0001]本专利技术属于生物纳米材料
，具体涉及一种基于静电纺丝纳米纤维膜的的SERS生物活性传感器。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼散射(SERS)通过局域等离子体(LSPR)产生的电磁放大，可以对极低浓度的分析物进行高灵敏度的检测。目前已开发的SERS传感器大多由刚性基底组成。相比之下，开发一种易弯折、可穿戴的柔性基底则可以很大程度上提高样本的收集效率。聚乳酸(PLA)是生物发酵产生的乳酸所制备的聚合物，使用静电纺丝的技术将PLA纺织成纳米纤维薄膜。由于其出众的机械性、生物相容性、生物可降解性、可再生性以及低廉的价格，适用于作为柔性可穿戴SERS基底被应用于呼吸道病毒的采集和检测。
[0003]为了有效控制病毒引起的呼吸道传染疾病的传播和发展，早期诊断是十分重要的。目前呼吸道病毒的检测主要通过以下三种方式进行：
①
以世界卫生组织(WTO)推荐的荧光逆转录聚合酶链式反应(RT
‑
PCR)为代表的病毒RNA的检测。然而该方法需要采集鼻咽拭子，对采集人员专业要求较高，且需要2
‑
3h才能完成(H.Liu,E.Dai,R.Xiao,Z.Zhou,M.Zhang,Z.Bai,Y.Shao,K.Qi,J.Tu,C.Wang,S.Wang,Development of a SERS
‑
based lateral flow immunoassay for rapid and ultra/>‑
sensitive detection of anti
‑
SARS
‑
CoV
‑
2IgM/IgG in clinical samples,Sensors Actuators,B Chem.329(2021)129196；C.Zhang,T.Zheng,H.Wang,W.Chen,X.Huang,J.Liang,L.Qiu,D.Han,W.Tan,Rapid One
‑
Pot Detection of SARS
‑
CoV
‑
2Based on a Lateral Flow Assay in Clinical Samples,Anal.Chem.93(2021)3325
–
3330.)；
②
以酶联反应吸附实验(ELISA)为代表的血清抗体检测。然而由于感染早期患者血清中难以产生足够的抗体以供检测，难以达到早期检测的目的(H.Y.Kim,J.H.Lee,M.J.Kim,S.C.Park,M.Choi,W.Lee,K.B.Ku,B.T.Kim,E.Changkyun Park,H.G.Kim,S.Il Kim,Development of a SARS
‑
CoV
‑2‑
specific biosensor for antigen detection using scFv
‑
Fc fusion proteins,Biosens.Bioelectron.175(2021)112868.)；
③
病毒抗原的检测，鉴于以上两种方法的局限性，专利技术人认为，抗原检测是一种特异性较强，且易于操作的检测方式，可以商品化用于呼吸道病毒的常规筛查。
[0004]本专利技术以严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS
‑
CoV
‑
2)为例，选择刺突蛋白(Spike protein)，一种冠状病毒属特有的表面抗原作为目标抗原，采用了经典的夹层免疫分析法对其进行检测。在经典夹层免疫分析法中，底层通常为固定的捕获抗体，待测物中的目标检测物经过一段时间的孵育后可被捕获抗体固定在底层。此时引入信号分子标记的抗体，经孵育后可与目标检测物结合而随之被固定。顶层抗体携带的信号分子可通过荧光、拉曼、红外、比色等方法被检测到，从而间接对目标检测物进行定性和定量分析。当待测物中不含目标检测物时，顶层抗体无法被固定而被洗脱，故而无法检测到其携带的信号分子的信号。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器，可以对呼吸道病毒早期快速检测，用于特异性和超高灵敏度地检测唾液中的呼吸道病毒。
[0006]本专利技术解决其技术问题的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术请求保护一种基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器的制备方法，包括如下步骤：首先将金纳米圆盘与抗体结合，得到捕获探针；然后将聚合物溶液制成薄膜并将捕获探针结合到薄膜上，得到可捕获呼吸道病毒的生物活性基底；然后将银纳米颗粒与信号分子和抗体结合，得到可识别呼吸道病毒的SERS探针。
[0008]在具体的实施方案中，所述的金纳米圆盘为直径约50～150nm的金纳米圆盘；所述金纳米圆盘的直径可以为50,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150nm优选100nm。
[0009]在具体的实施方案中，所述的抗体均为待测呼吸道病毒特异性中和抗体。
[0010]在更具体的实施方案中，所述呼吸道病毒如SARS
‑
CoV
‑
2等。
[0011]在具体的实施方案中，所述的聚合物溶液是通过将聚乳酸(PLA)粉末溶解在二氯甲烷(DCM)和N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)的混合液中，搅拌8～16h优选12h并超声处理10～40min得到。
[0012]其中，超声处理时间如10，15，20，25，30，35，40min优选30min。
[0013]在具体的实施方案中，聚合物溶液通过静电纺丝的方式制成薄膜，正电压为15～20kV如15,16,17,18,19,20kV优选17kV，负电压为
‑
5～
‑
1kV优选
‑
3kV。
[0014]在具体的实施方案中，捕获探针通过丝网印刷的方式与聚合物薄膜结合。
[0015]在具体的实施方案中，所述的银纳米颗粒为直径约40～80nm优选60nm的银纳米颗粒。
[0016]在具体的实施方案中，所述的信号分子为巯基乙酸(TGA)。
[0017]在更具体的实施方案中，所述SERS探针的制备包括如下具体步骤：向900μL 1.02
×
10
‑2mol/L银纳米颗粒中加入50～200uL 0.1nM巯基乙酸溶液，避光搅拌20～120min探针，离心，将沉淀重悬于PBS中；向以上溶液中加入SARS
‑
CoV
‑
2Spike抗体，4℃下避光搅拌24h后，离心，沉淀用5％ BSA封闭，1h后离心，沉淀重悬于PBS中，即得。
[0018]第二方面，本专利技术还保护前文所述的制备方法制备得到的传感器。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器的制备方法，包括如下步骤：首先将金纳米圆盘与抗体结合，得到捕获探针；然后将聚合物溶液制成薄膜并将捕获探针结合到薄膜上，得到可捕获呼吸道病毒的生物活性基底；然后将银纳米颗粒与信号分子和抗体结合，得到可识别呼吸道病毒的SERS探针。2.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器的制备方法，其特征在于，所述的金纳米圆盘为直径50～150n金纳米圆盘。3.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器的制备方法，其特征在于，所述的抗体均为待测呼吸道病毒特异性中和抗体。4.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器的制备方法，其特征在于，所述的聚合物溶液是通过将聚乳酸粉末溶解在二氯甲烷和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合液中，搅拌8～16h并超声处理10～40min得到的。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的一种基于静电纺丝纳米纤维膜的SERS生物活性传感器的制备方法，其特征在于，聚合物溶液通过静电纺丝的方式制成薄膜，正电压为15～20kV，负电压为
‑
5～
‑
1kV。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹玥，孙扬，陈峰，丁妍，毛征生，刘程，
申请(专利权)人：南京医科大学，
类型：发明
国别省市：