一种自供能可视化双模式生物传感器制备方法技术

本发明专利技术属于生物传感器技术领域，提供了一种自供能可视化双模式生物传感器制备方法，包括：(1)制备卟啉/石墨烯复合材料CoPor/rGO修饰电极(2)构建PEC

【技术实现步骤摘要】
一种自供能可视化双模式生物传感器制备方法


[0001]本专利技术属于生物传感器
，尤其涉及一种自供能可视化双模式生物传感器制备方法。

技术介绍

[0002]过高强度的运动会因氧气供应不足而形成无氧代谢，进而导致体内产生的乳酸不能在短时间内进一步分解为水和二氧化碳，最终促使乳酸的大量堆积并引起局部肌肉的酸痛。在肿瘤免疫微环境中，乳酸作为糖酵解副产物，对癌细胞和免疫细胞起着非常复杂的效应作用。因此，建立针对癌症标志物的灵敏检测技术以实现人体健康的即时监测对推进体育健康服务的高质量发展至关重要。前列腺癌是男性最常见的癌症之一，作为一种严重的泌尿系统疾病，其死亡率在男性癌症中排第二位，对男性的健康状况危害极大。早在1980年，血清前列腺特异性抗原(PSA)就被认为是前列腺癌早期诊断和治疗中最重要的生物标志物。一般认为PSA正常值小于4ng/mL，而癌症患者血清中的PSA含量高于10ng/mL。
[0003]然而，有研究人员发现，如果人血清中的PSA含量上升到2ng/mL时，患前列腺癌的风险就大大增加。因此，对PSA的灵敏检测至关重要。近年来，光电化学(PEC)分析以其灵敏度高、操作简单与检测成本低的优势引起了研究人员的广泛关注。然而，传统的PEC分析方法不仅需要电化学设备，还需要激发光电材料的外部光源，这使得检测装置变得复杂。使用数字万用表检测光电信号，并用化学发光(CL)代替物理光源，以此制备的便携式PEC检无需计算机、电化学工作站和物理光源，具有便携、操作简单以及成本低的优势。但是，PEC
‑/>CL方法主要是基于单传感模式，单模方法会受到操作条件、生物环境和许多其他因素的影响，从而出现数据误差现象，在一定程度上影响了分析的准确性。因此，双模式策略，即通过将两种检测方法相结合构建传感器，不仅为实际检测需求提供了多种方法，还可以实现定量测定结果的相互验证，从而达到提高数据的可靠性和准确性的目的。
[0004]卟啉是一种具有高度共轭体系的大分子杂环化合物，大多数以天然卟啉的形态存在于自然界中。卟啉是叶绿素的主要成分，在绿色植物的光合作用中起着核心作用。受大自然的启发，卟啉已被广泛用作光催化制氢和污染物降解过程中的光敏剂和有效的电子供体。同时选择卟啉作为介质以最大限度地提高电荷利用率，由于它们可以通过修改外围和非外围取代物和金属中心来调节它们的光学和电子性质，因此表现出相对高的空穴迁移率。另外，石墨烯为金属原子提供了多种活性位点,同时石墨烯具有大量的比表面积和有效的质量传输，为金属原子提供稳定的基质,并调节电子密度。因此，基于卟啉和石墨烯纳米片优异的导电网络及优良的多孔结构，开发的光电化学生物传感器具有快速响应、高灵敏度、良好的选择性和出色的稳定性等特性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供了一种自供能可视化双模式生物传感器制备方法，PEC检测装置由电容/数字万用表连接的电子电路和基于
过氧草酸化学发光的自发光单元组成。将具有良好光电性能的还原氧化石墨烯掺杂CoPor(CoPor/rGO)光电材料集成到电容/DMM连接电路中，在H2O2存在下产生光电流。其中葡萄糖氧化酶/检测抗体偶联金纳米颗粒GO
x
‑
AuNP
‑
pAb2捕获抗体与目标PSA进行三明治式免疫反应，并将氧化葡萄糖生成H2O2。生成的H2O2可作为共反应剂触发过草酸体系的CL反应、CoPor/rGO的PEC反应以及TMB的显色。所构建的自供能双模式生物传感器以CL发光代替物理光源，克服传统PEC生物传感器对外置光源的依赖，提升便携性。同时，由PSA引发的TMB显色反应实现了检测的可视化。因此，该传感器成本低、操作简单，且能够简单快速、灵敏的检测PSA。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种自供能可视化双模式生物传感器制备方法，包括：
[0007](1)制备卟啉/石墨烯复合材料CoPor/rGO修饰电极：用第一含量和第二含量的Al2O3水溶液反复抛光玻碳电极，在蒸馏水和乙醇中连续超声设定时间，并在空气中干燥；将清洗干净的电极用水和无水乙醇彻底冲洗后，将设定含量的CoPor/rGO
‑
Nafi on悬浮液滴在倒置GCE表面，室温干燥设定时间，得到CoPor/rGO改性GCE；
[0008](2)构建PEC
‑
CL检测装置：PEC
‑
CL检测装置包括CL反应池、PEC检测器件和电容/数字万用表，PEC检测器件与电容/数字万用表连接，PEC检测器件可放入CL反应池中进行检测；所述PEC检测器件由CoPor/rGO修饰的GCE、参比电极铂丝和直径为60mm高50mm的PEC检测池组成，为双电极体系，PEC检测器件的电极与电容/数字万用表连接。
[0009]测量前，向PEC检测池中注入1.0mL PBS溶液(pH＝8.5)，并向CL反应池中注入含有0.5
‑
1.0M过氧草酸的CL溶液。
[0010]所述卟啉/石墨烯复合材料CoPor/rGO的制备方法为：
[0011](1)将片状氧化石墨烯GO在80
‑
90℃下用1
‑
3mL 80％水合肼溶液还原20
‑
24h，70
‑
80℃下真空干燥23
‑
25h,得到片状还原氧化石墨烯rGO；
[0012](2)用氯仿将四氯苯基钴卟啉(CoPor)溶解(3
‑
5mg/mL)，然后将rGO浸入其中，20
‑
24h后进行干燥，然后用甲醇进行分散，即可得到卟啉/石墨烯复合材料CoPor/rGO。
[0013]所述电容/数字万用表采用50μF。
[0014]所述CL反应池具有锥形底部，CL反应池的下表面安装在聚苯乙烯底座上，所述聚苯乙烯底座采用不透明材质构成。
[0015]将具有锥形底部的CL反应池安装在一个不透明的聚苯乙烯底座上；PEC检测器件可放入CL反应池中；
[0016]PEC
‑
CL检测装置包括一个放入CL反应池中的自制PEC检测器件和一个电容/数字万用表(DMM)连接的电子电路；
[0017]所述设定含量的CoPor/rGO
‑
Nafion悬浮液为8.0
‑
10μL；
[0018]所述连续超声设定时间为5
‑
10min；
[0019]所述第一含量为1.0μm，所述第二含量为0.3μm；
[0020]所述室温干燥设定时间为2
‑
3h；
[0021]所述CoPor/rGO改性GCE采用蒸馏水轻轻清洗，室温保存备用。
[0022]所述PEC检测装置包括电容/数字万用表连接的电子电路和基于过氧草酸化学发光的自发光单元；
[0023]将还原氧化石墨烯掺杂CoPor/rGO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自供能可视化双模式生物传感器制备方法，其特征在于，包括：(1)制备卟啉/石墨烯复合材料CoPor/rGO修饰电极：用第一含量和第二含量的Al2O3水溶液反复抛光玻碳电极，在蒸馏水和乙醇中连续超声设定时间，并在空气中干燥；将电极用水和无水乙醇彻底冲洗后，将设定含量的CoPor/rGO
‑
Nafion悬浮液滴在倒置GCE表面，室温干燥设定时间，得到CoPor/rGO改性GCE；(2)构建PEC
‑
CL检测装置：PEC
‑
CL检测装置包括CL反应池、PEC检测器件和电容/数字万用表，PEC检测器件与电容/数字万用表连接，PEC检测器件可放入CL反应池中进行检测；所述PEC检测器件装有CoPor/rGO修饰的GCE和参比电极铂丝，为双电极体系，PEC检测器件的电极与电容/数字万用表连接。2.如权利要求1所述的自供能可视化双模式生物传感器制备方法，其特征在于，所述卟啉/石墨烯复合材料CoPor/rGO的制备方法为：(1)将片状氧化石墨烯GO在80
‑
90℃下用1
‑
3mL 80％水合肼溶液还原20
‑
24h，70
‑
80℃下真空干燥23
‑
25h,得到片状还原氧化石墨烯rGO；(2)用氯仿将四氯苯基钴卟啉溶解，然后将rGO浸入其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐培明，陈杰，张润宇，范利利，冯范傲阳，宋雅静，
申请(专利权)人：山东体育学院山东泰山体育用品工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：