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原文传递一种检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器及其应用

专利名称：	一种检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器及其应用
摘要：	本发明属于电致化学发光免疫传感器技术领域，公开了一种检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器及其应用，检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统包括：石墨氮化碳制备模块、工作电极预处理模块、中央控制模块、抗原标准溶液制备模块、修饰电极制备模块、免疫传感器制备模块、肿瘤标志物检测模块、传感器检测曲线绘制模块、数据存储模块、更新显示模块。本发明提供的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器分析灵敏度高、特异性强、使用简便且成本低。本发明通过将牛血清白蛋白溶液和肿瘤标志物抗原标准溶液滴涂到石墨氮化碳工作电极表面，提高了电致化学发光免疫传感器的灵敏度，无酶、无标记，极大的简化了电极制备过程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	广东医科大学
发明人：	官成浓;廖湘晖;覃文懿;林镜宏
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-10T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202111325312.6
公开号：	CN114113046A
代理机构：	北京国坤专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	张国栋
分类号：	G01N21/76;G01N27/327;G;G01;G01N;G01N21;G01N27;G01N21/76;G01N27/327
申请人地址：	524023 广东省湛江市霞山文明东路2号
主权项：	1.一种检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统，其特征在于，所述检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统包括：石墨氮化碳制备模块，与中央控制模块连接，用于利用苯胺、植酸以及引发剂制备获得聚苯胺凝胶，并进行碳化得到石墨氮化碳工作电极；工作电极预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过预处理设备进行石墨氮化碳工作电极的活化、抛光、清洗以及氮气吹干的预处理操作；中央控制模块，与石墨氮化碳制备模块、工作电极预处理模块、抗原标准溶液制备模块、修饰电极制备模块、免疫传感器制备模块、肿瘤标志物检测模块、传感器检测曲线绘制模块、数据存储模块、更新显示模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统各个模块的正常运行；抗原标准溶液制备模块，与中央控制模块连接，用于通过标准溶液制备装置分别进行牛血清白蛋白溶液和肿瘤标志物抗原标准溶液的制备；修饰电极制备模块，与中央控制模块连接，用于分别将牛血清白蛋白溶液和肿瘤标志物抗原标准溶液滴涂到石墨氮化碳工作电极表面，得修饰电极；免疫传感器制备模块，与中央控制模块连接，用于通过电致化学发光技术利用抗原标准溶液和修饰电极制备得到电致化学发光免疫传感器；肿瘤标志物检测模块，与中央控制模块连接，用于通过制备得到的电致化学发光免疫传感器进行肿瘤标志物的检测，并获得检测报告；传感器检测曲线绘制模块，与中央控制模块连接，用于通过曲线绘制程序根据检测报告中电极的电致化学发光强度，绘制工作曲线。 2.如权利要求1所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括：数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器存储石墨氮化碳制备数据、工作电极预处理数据、抗原标准溶液制备数据、修饰电极制备数据、免疫传感器制备数据、肿瘤标志物检测报告以及工作曲线；更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对石墨氮化碳制备、工作电极预处理、抗原标准溶液制备、修饰电极制备、免疫传感器制备、肿瘤标志物检测报告以及工作曲线的实时数据进行更新显示。 3.如权利要求1所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统，其特征在于，所述发剂、苯胺、植酸的摩尔比为1～3：2～7：1，所述引发剂为硫酸铵溶液或过氧化氢溶液；所述通过工作电极预处理模块利用预处理设备进行石墨氮化碳工作电极的活化、抛光、清洗以及氮气吹干的预处理操作，包括： (1)利用活化材料对所述石墨氮化碳工作电极进行活化处理，得到三维分层多孔石墨氮化碳工作电极； (2)用0.05～1.5μm的Al2O3抛光粉打磨三维分层多孔石墨氮化碳工作电极； (3)将打磨抛光处理后的三维分层多孔石墨氮化碳工作电极分别在乙醇和超纯水中超声清洗5～15min后，氮气吹干。 4.如权利要求3所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统，其特征在于，所述活化材料含有NaOH或KOH，所述活化材料和石墨氮化碳工作电极质量比为1：2～5：1～2，所述活化温度为400～800℃。 5.如权利要求1所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统，其特征在于，所述通过免疫传感器制备模块利用电致化学发光技术利用抗原标准溶液和修饰电极制备得到电致化学发光免疫传感器，包括： (1)取6～10μL肿瘤标志物抗体标准溶液滴涂到修饰电极表面，室温下晾干成膜，用pH为7.4的PBS缓冲溶液对电极进行清洗； (2)晾干后，取10μL质量分数为1～3％的牛血清白蛋白溶液滴涂到电极表面，在37℃条件下孵化1～1.5h，封闭非特异性结合的位点，冲洗电极表面； (3)滴加10μL 0.5～100ng/mL的不同浓度的肿瘤标志物抗原标准溶液，将抗原和抗体在室温孵化30～40min，冲洗晾干，即得电致化学发光免疫传感器。 6.如权利要求1所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统，其特征在于，所述通过传感器检测曲线绘制模块利用曲线绘制程序根据检测报告中电极的电致化学发光强度，绘制工作曲线，包括： (1)将电致化学发光免疫传感器正确连接在电化学工作站上； (2)使用多参数化学发光分析测试系统进行测试；多参数化学发光分析方法包括：第一步，生成网格化后的肿瘤组织样本模型，并生成训练肿瘤组织样本；第二步，构建契伦科夫荧光断层成像的多层感知网络并进行训练，多层感知网络可以分为前向网络A和逆向网络B；第三步，采集肿瘤组织样本表面的契伦科夫荧光信号，重建得到肿瘤组织样本内部契伦科夫荧光光源三维分布信息；第四步，将得到的初步重建结果映射到构建的网格化后的肿瘤组织样本模型中，再将其输入到多层感知网络，得到精确重建结果；所述第一步生成训练肿瘤组织样本包括： (i)构建肿瘤组织样本模型，构建大小为5×5×5mm3的肿瘤组织样本模型，并利用有限元理论将所构建的肿瘤组织样本模型网格化，进而得到网格化后的肿瘤组织样本模型； (ii)构建单契伦科夫荧光光源仿真肿瘤组织样本，在(1)的网格化后的肿瘤组织样本模型中设置单个球形契伦科夫荧光光源，光源半径为0.1mm，使用蒙特卡罗仿真MOSE平台生成单契伦科夫荧光光源的仿真训练肿瘤组织样本； (iii)肿瘤组织样本扩充，得到多契伦科夫荧光光源仿真肿瘤组织样本，在(ii)中获得单契伦科夫荧光光源仿真肿瘤组织样本集合的基础之上，通过使用肿瘤组织样本组合方法对肿瘤组织样本进行扩充，进而得到多契伦科夫荧光光源仿真训练肿瘤组织样本；所述第二步构建契伦科夫荧光断层成像的多层感知网络并进行训练包括： 1)构建前向网络A，前向网络A包括1个输入层，4个隐含层以及1个输出层，其中输入层的节点数量和隐含层的节点数量与肿瘤组织样本模型网格节点数目相同，输出层的节点数量与肿瘤组织样本模型网格表面节点数目相同； 2)利用得到的多契伦科夫荧光光源肿瘤组织样本训练前向网络A，网络输入为多契伦科夫荧光光源仿真肿瘤组织样本的契伦科夫荧光光源在肿瘤组织样本模型内部的分布数据，网络输出为预测的多契伦科夫荧光光源仿真肿瘤组织样本在肿瘤组织样本模型表面的分布数据； 3)构建逆向网络B，逆向网络B包括1个输入层，4个隐含层以及1个输出层，其中输入层的节点数量与肿瘤组织样本模型网格表面节点数目相同，输出层的节点数量和隐含层的节点数量与肿瘤组织样本模型网格节点数目相同； 4)利用得到的多契伦科夫荧光光源肿瘤组织样本训练逆向网络B，网络输入为多契伦科夫荧光光源仿真肿瘤组织样本在肿瘤组织样本模型表面的分布数据，网络输出为预测的多契伦科夫荧光光源仿真肿瘤组织样本的契伦科夫荧光光源在肿瘤组织样本模型内部的分布数据； 5)合并前向网络A和逆向网络B，将训练完成前向网络A的输出层作为训练完成的逆向网络B的输入层，得到最终的多层感知网络；所述在2)和4)中每一层的输出结果利用修正函数对每一层的输出结果进行修正；通过下式修正隐含层和输出层的线性单元的输出结果中的负值：其中X表示当前层的线性单元的输出结果，ReLu表示修正函数；当输出结果为负值或者零时，修正函数将负值进行归零；所述2)和4)中，当前层与上一层之间的关系如下式： Xi＝Dropout0.4(ReLu(WiXi-1+bi)) i≥2；其中Xi表示第i层的节点值，Wi表示第i层的权重，bi表示第i层的偏置，Dropout0.4是一个随机函数，表示每一层的节点有40％的概率清零；所述2)和4)中，通过下式对多层感知网络进行约束训练：其中\|\|·\|\|2表示二阶范数，minypred表示满足最小二阶范数的ypred；在2)中，ytrue为训练肿瘤组织样本中已知的契伦科夫荧光信号分布信息，ypred为网络输出的相应的预测的契伦科夫荧光信号分布信息；在4)中，ytrue为训练肿瘤组织样本中已知的契伦科夫荧光光源三维分布信息，ypred为网络输出的相应的预测的契伦科夫荧光光源的三维分布信息；所述第三步采集肿瘤组织样本表面的契伦科夫荧光信号，重建得到肿瘤组织样本内部契伦科夫荧光光源三维分布信息具体包括：采集肿瘤组织样本表的契伦科夫荧光信号；利用重建方法进行重建，获得肿瘤组织样本体内的契伦科夫荧光光源的初步的分布结果； (3)根据不同电子媒介体所得电流响应与其对应的不同肿瘤标志物抗原标准溶液浓度的关系，绘制工作曲线。 7.一种应用如权利要求1～6任意一项所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统制备得到的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器，其特征在于，所述检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器，包括工作电极、牛血清白蛋白溶液和肿瘤标志物抗原标准溶液。 8.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用如权利要求1～6任意一项所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统。 9.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用如权利要求1～6任意一项所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统。 10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～6任意一项所述的检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器的制备系统。
所属类别：	发明专利