CN102175742A - 新型抗生素纳米生物传感器的制备方法 - Google Patents

新型抗生素纳米生物传感器的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102175742A
CN102175742A CN2010106019681A CN201010601968A CN102175742A CN 102175742 A CN102175742 A CN 102175742A CN 2010106019681 A CN2010106019681 A CN 2010106019681A CN 201010601968 A CN201010601968 A CN 201010601968A CN 102175742 A CN102175742 A CN 102175742A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous silicon
solution
tetracycline
electrochemical
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010106019681A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102175742B (zh
Inventor
张娟琨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TIANJIN QIANFANG TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
TIANJIN QIANFANG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TIANJIN QIANFANG TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical TIANJIN QIANFANG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201010601968.1A priority Critical patent/CN102175742B/zh
Publication of CN102175742A publication Critical patent/CN102175742A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102175742B publication Critical patent/CN102175742B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

一种新型抗生素纳米生物传感器的制备方法，制备一种基于多孔硅材料用于快速检测四环素的新型电化学纳米生物传感器，通过电化学脉冲腐蚀法制得多孔硅基片，将适配子固定其上。适配子能够特异性识别四环素分子，并引起阻抗值的变化。利用电化学交流阻抗法比较了固定适配子前后硅片表面阻抗值的变化，以及在体系中加入不同浓度四环素后阻抗谱的变化。选择一个合适的等效电路对测得的阻抗数据进行拟合。获得了四环素浓度与阻抗值的变化规律。传感器的线性检测范围为2.079-62.37nM，检测限为2.079nM。

Description

新型抗生素纳米生物传感器的制备方法
技术领域
本发明属于生物传感器的制备，特别涉及一种新型抗生素纳米生物传感器的制备方法。
背景技术
现有常用技术有放射性免疫测定(RIA)、酶扩大免疫测定技术(EMIT)、荧光极化免疫测定(FPIA)和液相层析质谱等。然而，这些方法多需要昂贵的仪器，操作复杂，时间长，有的还有放射性危害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型抗生素纳米生物传感器的制备方法。提供的一种基于多孔硅材料的阻抗生物传感器，将多孔硅、适配子和阻抗检测技术结合起来，构建出一个免标记、高效、灵敏、快速、价低的新型检测方法。
本发明的技术方案是：
一种新型抗生素纳米生物传感器的制备方法，其特征在于：
使用的实验材料和仪器
p<100>单晶硅片，其电阻率0.15～0.2Ω·cm；
牛血清白蛋白(BSA)；
0.2mol/L pH＝7.0的PBS缓冲液；
四环素；
双氧水；
氨水；
3-氨丙基三乙氧基硅烷；
制备实验方法
多孔硅的制备与氧化膜的形成
选择p<100>单晶硅片通过阳极电化学脉冲腐蚀制备多孔硅，控制脉冲频率为20HZ，脉冲幅度为8mv，占空比为0.5，腐蚀时间1h，该腐蚀过程在自制的聚四氟乙烯容器中进行，选择铂柱电极为阴极，硅片为阳极。腐蚀液体积比为V(48％HF)∶V(无水乙醇)∶V(H2O)＝1∶1∶2；
刚制备好的多孔硅片用去离子水冲洗，用0.5％(V/V)的双氧水做电解液进行阳极氧化，处理20min，使多孔硅表面形成一层很薄的氧化膜，然后将多孔硅片浸入V(NH3)∶V(H2O2)∶V(H2O)＝1∶1∶10组成的混合溶液中，70℃，保温20min，进行亲水化处理，以改变多孔硅表面的氧化层的疏水性，同时使多孔硅表面更加均匀；处理完毕后用蒸馏水冲洗干净，在真空干燥箱中200℃干燥处理1h。
适配子的固定化
用APTES修饰多孔硅表面。将APTES与去离子水按1∶10的比例混合，用1mol/L的HCl溶液调整此混合液的pH为7.0。混合液在53℃恒温水浴，把制备好的多空硅片浸入上述溶液中，反应3h；然后用去离子水冲洗干净，在真空干燥箱中干燥处理。
取10μL2.5％的戊二醛溶液铺展于上述APTES修饰过的多孔硅片上，室温环境2h，使其充分反应；然后用去离子水冲洗，室温晾干。将5ng/μL的四环素适配子溶液10μL铺展于上述修饰过的多孔硅片上，室温过夜，使其充分反应，然后用去离子水冲洗；用2.0mg/mL BSA溶液封闭多孔硅的空白位点；之后用大量pH 7.0的PBS溶液冲洗，储存于真空干燥器中；
交流阻抗法测；
电化学检测采用三电极体系：由多孔硅传感器作为工作电极，铂柱电极作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极。在电化学交流阻抗法测量中，频率扫描的范围选择0.01～100kHz，在开路电位下从高频100kHz开始扫描，扫描速度5mV/s，在ZAHNER Im6/6ex电化学工作站上进行测量。
待测物的检测
待测物溶液即盐酸四环素溶液由PBS缓冲液配制而成；由于多孔硅材料的重复性，将待测物逐级滴加到检测体系中，使待测物的浓度逐渐提高；在电化学系统稳定1h之后，每隔15min向体系中滴加1次待测物，使其质量浓度逐级达到2.079～207.9nM，分别检测各个质量浓度对应的交流阻抗谱。
本发明特点和效果是：
本新型抗生素纳米生物传感器的制备方法，是制备一种基于多孔硅材料用于快速检测四环素的新型电化学纳米生物传感器，通过电化学脉冲腐蚀法制得多孔硅基片，将适配子固定其上。适配子能够特异性识别四环素分子，并引起阻抗值的变化。利用电化学交流阻抗法比较了固定适配子前后硅片表面阻抗值的变化，以及在体系中加入不同浓度四环素后阻抗谱的变化。选择一个合适的等效电路对测得的阻抗数据进行拟合。获得了四环素浓度与阻抗值的变化规律。传感器的线性检测范围为2.079-62.37nM，检测限为2.079nM。
本基于多孔硅材料的阻抗生物传感器，将多孔硅、适配子和阻抗检测技术结合起来，构建出一个免标记、高效、灵敏、快速、价低的新型检测方法。
附图说明
图1是通过交流阻抗法的频率扫描测量的固定适配子的多孔硅基片吸附不同浓度的四环素的Nyquist图谱，从a到h分别是0，2.079，10.40，20.79，41.58，62.37，104.0，207.9nM
图2为阻抗拟合值与2.079～207.9nM的四环素浓度的变化关系图
具体实施方式
本新型抗生素纳米生物传感器的制备方法建了一种基于多孔硅材料用于快速检测四环素的新型电化学纳米生物传感器，通过电化学脉冲腐蚀法制得多孔硅基片，将适配子固定其上。适配子能够特异性识别四环素分子，并引起阻抗值的变化。利用电化学交流阻抗法比较了固定适配子前后硅片表面阻抗值的变化，以及在体系中加入不同浓度四环素后阻抗谱的变化。选择一个合适的等效电路对测得的阻抗数据进行拟合。获得了四环素浓度与阻抗值的变化规律。传感器的线性检测范围为2.079-62.37nM，检测限为2.079nM。
本新型抗生素纳米生物传感器的制备方法：
1材料与方法
1.1实验材料和仪器
p<100>单晶硅片(电阻率0.15～0.2Ω·cm)购于天津半导体研究所；牛血清白蛋白(BSA)购于北京鼎国生物技术有限公司；0.2mol/L pH＝7.0的PBS缓冲液、自配；四环素、北京鼎国生物技术有限公司；双氧水；氨水；3-氨丙基三乙氧基硅烷，大连奥利凯化工有限公司；其它试剂均为国产分析纯。
1.2实验方法
1.2.1多孔硅的制备与氧化膜的形成
本实验选择p<100>单晶硅片通过阳极电化学脉冲腐蚀制备多孔硅，控制脉冲频率为20HZ，脉冲幅度为8mv，占空比为0.5，腐蚀时间1h，该腐蚀过程在自制的聚四氟乙烯容器中进行，选择铂柱电极为阴极，硅片为阳极。腐蚀液为V(48％HF)∶V(无水乙醇)∶V(H2O)＝1∶1∶2。
刚制备好的多孔硅片用去离子水冲洗，用0.5％(V/V)的双氧水做电解液进行阳极氧化，处理20min，使多孔硅表面形成-层很薄的氧化膜，然后将多孔硅片浸入V(NH3)∶V(H2O2)∶V(H2O)＝1∶1∶10组成的混合溶液中，70℃，保温20min，进行亲水化处理，以改变多孔硅表面的氧化层的疏水性，同时使多孔硅表面更加均匀。处理完毕后用蒸馏水冲洗干净，在真空干燥箱中200℃干燥处理1h。
1.2.2适配子的固定化
用APTES修饰多孔硅表面。将APTES与去离子水按1∶10的比例混合，用1mol/L的HCl溶液调整此混合液的pH为7.0。混合液在53℃恒温水浴，把制备好的多空硅片浸入上述溶液中，反应3h。然后用去离子水冲洗干净，在真空干燥箱中干燥处理。
取10μL 2.5％的戊二醛溶液铺展于上述APTES修饰过的多孔硅片上，室温环境2h，使其充分反应。然后用去离子水冲洗，室温晾干。将5ng/μL的四环素适配子溶液10μL铺展于上述修饰过的多孔硅片上，室温过夜，使其充分反应，然后用去离子水冲洗。用2.0mg/mL BSA溶液封闭多孔硅的空白位点。之后用大量pH 7.0的PBS溶液冲洗，储存于真空干燥器中。
1.2.3交流阻抗法测定
电化学检测采用三电极体系：由多孔硅传感器作为工作电极，铂柱电极作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极。在电化学交流阻抗法测量中，频率扫描的范围选择0.01～100kHz，在开路电位下从高频100kHz开始扫描，扫描速度5mV/s，在ZAHNER Im6/6ex电化学工作站上进行测量。
1.2.4待测物的检测
待测物溶液即盐酸四环素溶液由PBS缓冲液配制而成。由于多孔硅材料的重复性，将待测物逐级滴加到检测体系中，使待测物的浓度逐渐提高。在电化学系统稳定1h之后，每隔15min向体系中滴加1次待测物，使其质量浓度逐级达到2.079～207.9nM，分别检测各个质量浓度对应的交流阻抗谱。15min的时间间隔是为了保证四环素适配子和四环素之间能充分的反应。
2结果与讨论
2.4交流阻抗法检测四环素
通过交流阻抗法的频率扫描测量，如图1所示，可以看出当在缓冲体系中加入不同浓度的目标分子盐酸四环素时，传感器表面的阻抗值会明显下降。
图2为阻抗拟合值与2.079～207.9nM的四环素浓度的变化关系图。根据阻抗的拟合值与吸附四环素的浓度的相关关系，发现当吸附四环素浓度为2.079～62.37nM的范围内有较好的线性关系，易于绘制标准曲线，待测物的最低检测限为2.0797nM。

Claims (1)

1.一种新型抗生素纳米生物传感器的制备方法，其特征在于：
使用的实验材料和仪器：
p<100>单晶硅片，其电阻率O.15～0.2Ω·cm；
牛血清白蛋白(BSA)；
0.2mol/L pH＝7.0的PBS缓冲液；
四环素；
双氧水；
氨水；
3-氨丙基三乙氧基硅烷；
制备实验方法：
多孔硅的制备与氧化膜的形成
选择p<100>单晶硅片通过阳极电化学脉冲腐蚀制备多孔硅，控制脉冲频率为20HZ，脉冲幅度为8mv，占空比为0.5，腐蚀时间1h，该腐蚀过程在自制的聚四氟乙烯容器中进行，选择铂柱电极为阴极，硅片为阳极；腐蚀液体积比为V(48％HF)∶V(无水乙醇)∶V(H2O)＝1∶1∶2；
刚制备好的多孔硅片用去离子水冲洗，用0.5％(V/V)的双氧水做电解液进行阳极氧化，处理20min，使多孔硅表面形成一层很薄的氧化膜，然后将多孔硅片浸入V(NH3)∶V(H2O2)∶V(H2O)＝1∶1∶10组成的混合溶液中，70℃，保温20min，进行亲水化处理，以改变多孔硅表面的氧化层的疏水性，同时使多孔硅表面更加均匀；处理完毕后用蒸馏水冲洗干净，在真空干燥箱中200℃干燥处理1h；
适配子的固定化：
用APTES修饰多孔硅表面；将APTES与去离子水按1∶10的比例混合，用1mol/L的HCl溶液调整此混合液的pH为7.0；混合液在53℃恒温水浴，把制备好的多空硅片浸入上述溶液中，反应3h；然后用去离子水冲洗干净，在真空干燥箱中干燥处理；
取10μL2.5％的戊二醛溶液铺展于上述APTES修饰过的多孔硅片上，室温环境2h，使其充分反应；然后用去离子水冲洗，室温晾干；将5ng/μL的四环素适配子溶液10μL铺展于上述修饰过的多孔硅片上，室温过夜，使其充分反应，然后用去离子水冲洗；用2.0mg/mL BSA溶液封闭多孔硅的空白位点；之后用大量pH 7.0的PBS溶液冲洗，储存于真空干燥器中；
交流阻抗法测：
电化学检测采用三电极体系：由多孔硅传感器作为工作电极，铂柱电极作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极：在电化学交流阻抗法测量中，频率扫描的范围选择0.01～100kHz，在开路电位下从高频100kHz开始扫描，扫描速度5mV/s，在ZAHNER Im6/6ex电化学工作站上进行测量；
待测物的检测：
待测物溶液即盐酸四环素溶液由PBS缓冲液配制而成；由于多孔硅材料的重复性，将待测物逐级滴加到检测体系中，使待测物的浓度逐渐提高；在电化学系统稳定1h之后，每隔15min向体系中滴加1次待测物，使其质量浓度逐级达到2.079～207.9nM，分别检测各个质量浓度对应的交流阻抗谱。
CN201010601968.1A 2010-12-23 2010-12-23 新型抗生素纳米生物传感器的制备方法 Expired - Fee Related CN102175742B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010601968.1A CN102175742B (zh) 2010-12-23 2010-12-23 新型抗生素纳米生物传感器的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010601968.1A CN102175742B (zh) 2010-12-23 2010-12-23 新型抗生素纳米生物传感器的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102175742A true CN102175742A (zh) 2011-09-07
CN102175742B CN102175742B (zh) 2014-01-22

Family

ID=44518947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010601968.1A Expired - Fee Related CN102175742B (zh) 2010-12-23 2010-12-23 新型抗生素纳米生物传感器的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102175742B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103232358A (zh) * 2012-11-05 2013-08-07 南京工业大学 用于检测新霉素的囊泡探针、用途及制备方法
CN104567657A (zh) * 2014-12-23 2015-04-29 天津大学 一种基于电化学阻抗谱的金属表面腐蚀粗糙度表征的方法
CN104931553A (zh) * 2015-06-11 2015-09-23 山东理工大学 一种基于丝网印刷电极的四环素适配体传感器制备及检测方法
CN106198638A (zh) * 2015-04-27 2016-12-07 财团法人工业技术研究院 尿素浓度检测元件以及尿素浓度检测方法
CN106596648A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 宁海县浙工大海洋研究院 用于环境中抗生素检测分析的细菌生物传感器的制备方法
CN106990212A (zh) * 2017-04-01 2017-07-28 深圳万发创新进出口贸易有限公司 一种可实时上传数据的农药残留检测系统
CN109115850A (zh) * 2018-09-03 2019-01-01 信阳师范学院 一种灵敏检测强力霉素的化学修饰电极及其制备方法与应用
CN114441613A (zh) * 2021-12-30 2022-05-06 广州市赛特检测有限公司 一种生物靶标物质的电阻抗传感器、检测方法及用途

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7455874B2 (en) * 2002-05-14 2008-11-25 Isabella Moser Method for the fabrication of a biosensor comprising an enzyme electrode arrangement
US20090050492A1 (en) * 2005-08-02 2009-02-26 Board Of Trustees Of Michigan State University Nanoporous silicon-based electrochemical nucleic acid biosensor
CN101738425A (zh) * 2010-01-06 2010-06-16 天津科技大学 用于抗生素和心脏病标记物快速检测的适配子生物传感器的制作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7455874B2 (en) * 2002-05-14 2008-11-25 Isabella Moser Method for the fabrication of a biosensor comprising an enzyme electrode arrangement
US20090050492A1 (en) * 2005-08-02 2009-02-26 Board Of Trustees Of Michigan State University Nanoporous silicon-based electrochemical nucleic acid biosensor
CN101738425A (zh) * 2010-01-06 2010-06-16 天津科技大学 用于抗生素和心脏病标记物快速检测的适配子生物传感器的制作方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
董杉木等: "纳米多孔硅阻抗生物传感器的研究", 《生物加工过程》, vol. 7, no. 4, 31 July 2009 (2009-07-31), pages 56 - 60 *
邵丽: "基于多孔硅生物传感器原理性研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, no. 4, 31 December 2004 (2004-12-31), pages 31 - 38 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103232358A (zh) * 2012-11-05 2013-08-07 南京工业大学 用于检测新霉素的囊泡探针、用途及制备方法
CN104567657A (zh) * 2014-12-23 2015-04-29 天津大学 一种基于电化学阻抗谱的金属表面腐蚀粗糙度表征的方法
CN106198638A (zh) * 2015-04-27 2016-12-07 财团法人工业技术研究院 尿素浓度检测元件以及尿素浓度检测方法
US10274443B2 (en) 2015-04-27 2019-04-30 Industrial Technology Research Institute Urea concentration identification method
CN104931553A (zh) * 2015-06-11 2015-09-23 山东理工大学 一种基于丝网印刷电极的四环素适配体传感器制备及检测方法
CN106596648A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 宁海县浙工大海洋研究院 用于环境中抗生素检测分析的细菌生物传感器的制备方法
CN106596648B (zh) * 2016-12-19 2019-02-01 宁海县浙工大海洋研究院 用于环境中抗生素检测分析的细菌生物传感器的制备方法
CN106990212A (zh) * 2017-04-01 2017-07-28 深圳万发创新进出口贸易有限公司 一种可实时上传数据的农药残留检测系统
CN109115850A (zh) * 2018-09-03 2019-01-01 信阳师范学院 一种灵敏检测强力霉素的化学修饰电极及其制备方法与应用
CN109115850B (zh) * 2018-09-03 2020-09-29 信阳师范学院 一种灵敏检测强力霉素的化学修饰电极及其制备方法与应用
CN114441613A (zh) * 2021-12-30 2022-05-06 广州市赛特检测有限公司 一种生物靶标物质的电阻抗传感器、检测方法及用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN102175742B (zh) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102175742B (zh) 新型抗生素纳米生物传感器的制备方法
Chen et al. Electrochemical impedance spectroscopy study of Ta2O5 based EIOS pH sensors in acid environment
CN102735732B (zh) 纳米氧化亚铜无酶过氧化氢传感器电极的制备及应用
Wu et al. Amperometric cholesterol biosensor based on zinc oxide films on a silver nanowire–graphene oxide modified electrode
CN103196967A (zh) 一种多巴胺类聚合物/贵金属纳米粒子电化学传感器及其制备方法和应用
CN105758917A (zh) 一种Nafion/辣根过氧化物酶/四氧化三钴-石墨烯/离子液体碳糊电极的制备及催化应用
CN103675061B (zh) 一种基于锐钛矿型TiO2纳米粒子的pH传感器及pH值检测方法
CN109211989B (zh) 一种用于检测阿特拉津的电化学适配体传感器及其制备和检测方法
CN106198501B (zh) 一种检测黄曲霉毒素的电致化学发光传感器的制备方法
CN100495015C (zh) 选择性测定水体系中铅离子浓度的电化学检测方法
CN108827946B (zh) 一种共用共反应试剂类型的呕吐毒素比率型电致化学发光免疫传感器及其检测方法
CN103743804A (zh) 一种基于纳米粒子吸附的有机磷电化学生物传感器
CN106124588B (zh) 一种基于掺杂二氧化钛/二硫化钼复合材料的电化学壬基酚传感器的制备方法
CN103940861A (zh) 一种采用核酸适配体可见光电极检测内分泌干扰物的方法
Li et al. Enhanced electrochemiluminescence of luminol at the gold nanoparticle/carbon nanotube/electropolymerised molecular imprinting composite membrane interface for selective recognition of triazophos
CN110068565B (zh) Sers传感芯片的应用及其检测方法和制备方法
CN112986359A (zh) 基于CuBTC@MoS2-AuNPs修饰电极及CA125检测方法
CN109298060B (zh) 一种基于ito的羧基化多壁碳纳米管修饰电极的制备及应用该电极测定尿酸的方法
CN116203092A (zh) 一种用于检测邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的电化学发传感器的制备方法和检测方法
CN114778638A (zh) 用于检测丙烯酰胺的光电化学传感器及其制备方法和应用
CN103645316A (zh) 一种基于链霉亲和素功能化半导体纳米材料的肿瘤标志物电化学免疫传感器及其制备方法
CN110208356B (zh) 一种电化学传感器及其制备和应用
CN105717183A (zh) 一种无酶葡萄糖传感器及其制备方法
CN110320257A (zh) 一种基于金属锌有机晶体管的血糖传感器及其制备方法
CN115290728B (zh) 一种高灵敏度电化学测定铁离子的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140122

Termination date: 20141223

EXPY Termination of patent right or utility model