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原文传递一种基于锌钛复合材料的信号抑制型光电化学降钙素原传感器的制备方法及应用

专利名称：	一种基于锌钛复合材料的信号抑制型光电化学降钙素原传感器的制备方法及应用
摘要：	本发明涉及一种基于锌钛复合材料的信号抑制型光电化学降钙素原传感器的制备方法及应用。通过水热法合成空心结构的钛酸锌/二氧化钛异质结ZTCHS多面体。独特的空心结构使ZTCHS具有较大的比表面积和较好的承载能力。再利用三联吡啶钌Ru(bpy)32+和硫化铋Bi2S3共敏化ZTCHS，进一步增强了ZTCHS的光电化学性能，得到光电活性显著提高的锌钛复合材料ZTCHS/Ru(bpy)32+/Bi2S3。制备的二氧化硅/聚盐酸多巴胺‑金复合材料SiO2/PDA‑Au作为信号抑制材料来固载降钙素原检测抗体。其中，SiO2/PDA的较大的空间位阻有效地限制了电子的转移，而且Au纳米粒子可以吸收可见光，与基底材料竞争可见光。基于上述几个方面，制备了一种基于锌钛复合材料的信号抑制型光电化学降钙素原传感器，实现了对降钙素原的超灵敏检测，这对降钙素原的分析检测具有重要的意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	济南大学
发明人：	范大伟;孙旭;匡轩;魏琴;鲍春竹;刘昕;王欢;王雪莹;吴丹;马洪敏;任祥;胡丽华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910541846.9
公开号：	CN110261448A
代理机构：	济南誉丰专利代理事务所(普通合伙企业)
代理人：	李茜
分类号：	G01N27/26(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	250022 山东省济南市市中区南辛庄西路336号
主权项：	1.一种基于锌钛复合材料的信号抑制型光电化学降钙素原传感器的制备方法，所述的锌钛复合材料为三联吡啶钌Ru(bpy)32+和硫化铋Bi2S3共敏化的钛酸锌/二氧化钛异质结ZTCHS复合材料ZTCHS/Ru(bpy)32+/Bi2S3，所述的光电化学降钙素原传感器由氧化铟锡ITO工作电极、ZTCHS/Ru(bpy)32+/Bi2S3、降钙素原捕获抗体Ab1、牛血清白蛋白、降钙素原抗原标准溶液和降钙素原检测抗体标记物SiO2/PDA-Au-Ab2组成；其特征在于，所述的制备方法包括以下制备步骤： ZTCHS/Ru(bpy)32+/Bi2S3的制备； SiO2/PDA-Au-Ab2的制备；三、信号抑制型光电化学降钙素原传感器的制备；其中，步骤一制备ZTCHS/Ru(bpy)32+/Bi2S3的具体步骤为：（1）沸石咪唑类骨架材料8的制备首先，0.3 ~ 1.0 g锌盐溶解到15 ~ 30 mL甲醇中，再加入10 ~ 20 mL含2-甲基咪唑1.0 ~ 2.0 g的甲醇溶液，上述溶液在室温下搅拌20 ~ 26 h，将所得产物用乙醇和超纯水各离心洗涤三次，最后在80℃下干燥10 ~ 14 h得到沸石咪唑类骨架材料8粉末；（2）ZTCHS的制备 0.05 ~ 0.10 g的溴化十六烷基三甲胺溶解到2 ~ 10 mL乙醇溶液中，在室温下搅拌20~ 40 min，再加入0.05 ~0.10 g沸石咪唑类骨架材料8，继续搅拌20 ~ 40 min，再将100 ~200 µL的钛酸四丁酯加入到上述溶液中并搅拌20 ~ 40 min，继续加入2 ~ 4 mL的超纯水并且将溶液搅拌20 ~ 26 h，然后将溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中并在100℃下反应20 ~26 h，将所得产物用乙醇和超纯水各离心洗涤3 ~ 6次，最后在真空下干燥10 ~ 14 h得到ZTCHS粉末，将其溶于超纯水中，得到ZTCHS悬浮液；（3）将ITO电极切割至2.5 cm × 0.8 cm大小，依次用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗20~ 40 min，用氮气吹干后，将8 ~ 10 µL的ZTCHS悬浮液修饰到ITO电极上，室温下晾干，然后将其放置在马弗炉中400 ~ 500℃下煅烧20 ~ 40 min，最后将其冷却至室温；（4）在步骤（3）中得到的电极表面修饰3 ~ 4 µL、浓度为0.02 ~ 0.04 mol·L-1的Ru(bpy)32+溶液，室温下晾干；在电极表面进一步修饰3 ~ 4 µL、0.02 ~ 0.04 mol·L-1的Bi(NO3)3的硝酸溶液，室温下反应20 ~ 40 min，超纯水冲洗，继而修饰3 ~ 4 µL、0.1 mol/L的Na2S溶液，室温下反应20 ~ 40 min，超纯水冲洗，制得ZTCHS/Ru(bpy)32+/Bi2S3；所述的锌盐选自下列之一：氯化锌、硫酸锌、硝酸锌；其中，步骤二制备SiO2/PDA-Au-Ab2的具体步骤为：（A）SiO2的制备首先，将2 ~ 9 mL正硅酸乙酯加入到38 ~ 80 mL的混合溶剂中，再将10 ~ 20 mL、25%的氨水加入到上述溶液中，在40℃下搅拌3 ~ 5 h，将其离心得到沉淀物，沉淀物分别用超纯水和乙醇洗涤至pH为中性，最后将其在真空下干燥10 ~ 14 h得到SiO2粉末；（B）SiO2/PDA的制备将20 ~ 40 mg的SiO2和20 ~ 40 mg的盐酸多巴胺溶入到10 ~ 20 mL、10 mmol·L-1且pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，将上述溶液在室温下搅拌10 ~ 14 h，然后离心、用超纯水和乙醇分别洗涤3 ~ 4次，产物在真空下干燥得到SiO2/PDA粉末；（C）SiO2/PDA-Au的制备将0.01 ~ 0.02 g柠檬酸钠溶解到20 ~ 40 mL超纯水中，再加入20 ~ 40 µL、2%的氯金酸和2 ~ 6 mg的SiO2/PDA并在室温下搅拌4 ~ 6 min，然后将上述溶液加热、煮沸12 ~ 20min，冷却至室温后，溶液离心并用超纯水洗涤三次，最后在真空条件下干燥得到SiO2/PDA-Au；（D）SiO2/PDA-Au-Ab2的制备 2 ~ 6 mg的SiO2/PDA-Au溶解到1 mL、pH为7.4的PBS缓冲溶液中，随后加入100 ~ 200 μL、10 μg·mL−1的降钙素原检测抗体Ab2，在4℃恒温振荡培养箱中振荡孵化12 h，离心洗涤，产物分散在1 mL、含质量分数为1.0%牛血清白蛋白且pH为7.4的PBS缓冲溶液中，制得SiO2/PDA-Au-Ab2，在4℃冰箱中储存以备用；所述混合溶剂，是超纯水和乙醇按体积比1:25混合制得；其中，步骤三制备信号抑制型光电化学降钙素原传感器的具体步骤为：（a）在步骤一中得到的ZTCHS/Ru(bpy)32+/Bi2S3修饰的ITO工作电极表面修饰3 ~ 5 µL、0.1 mol/L的巯基乙酸，室温下晾干，继续滴加3 ~ 5 μL的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（b）在步骤（a）中得到的电极表面修饰4 ~ 6 µL、1 ~ 10 µg/mL的Ab1溶液，反应20 ~ 40min后用超纯水冲洗，自然晾干；（c）在步骤（b）中得到的电极表面修饰4 ~ 6 µL、质量分数为1.0%的牛血清白蛋白溶液，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，自然晾干；（d）在步骤（c）中得到的电极表面继续滴加4 ~ 6 µL、0.0001 ng·mL-1 ~ 100 ng·mL-1降钙素原抗原标准溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（e）在步骤（d）中得到的电极表面滴加4 ~ 6 µL、SiO2/PDA-Au-Ab2溶液，反应20 ~ 40min后用超纯水冲洗，自然晾干，制得了修饰完全的ITO电极，即信号抑制型光电化学降钙素原传感器；所述的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺含1×10-2 mol/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和2×10-3 mol/L的N-羟基琥珀酰亚胺。 2.如权利要求1所述的制备方法所制备的一种基于锌钛复合材料的信号抑制型光电化学降钙素原传感器的应用，其特征在于，包括如下应用步骤： a. 工作曲线测试：以饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，将如权利要求1所述的制备方法所制备的一种基于锌钛复合材料的信号抑制型光电化学降钙素原传感器作为工作电极，组成三电极体系，在PBS缓冲溶液中进行测试；采用I-t测试手段对分析物进行检测，设置电压为0 V，运行时间100 s，激发光源为LED灯；检测对不同浓度的降钙素原抗原标准溶液产生的光电流强度； b. 工作曲线绘制：含有不同浓度的降钙素原抗原标准溶液的光电流强度记为Ii，Ii与降钙素原抗原标准溶液浓度c的对数之间成线性关系，绘制Ii - logc工作曲线； c. 降钙素原抗原的检测：用待测的人体血清样品代替降钙素原抗原标准溶液，按照步骤a中的方法进行检测，根据响应光电流强度I和工作曲线，得到待测样品中降钙素原抗原的含量；所述的PBS缓冲溶液为10 ~ 15 mL、pH为5.0 ~ 8.0的含0.1 mol/L抗坏血酸的磷酸盐缓冲溶液。
所属类别：	发明专利