CN103645316A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN103645316A
CN103645316A CN201310726329.1A CN201310726329A CN103645316A CN 103645316 A CN103645316 A CN 103645316A CN 201310726329 A CN201310726329 A CN 201310726329A CN 103645316 A CN103645316 A CN 103645316A
Authority
CN
China
Prior art keywords
streptavidin
semiconductor nano
nano material
electrochemical immunosensor
tumor markers
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.)
Pending
Application number
CN201310726329.1A
Other languages
English (en)
Inventor
杨占军
汤艳
李娟�
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.)
Yangzhou University
Original Assignee
Yangzhou University
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 Yangzhou University filed Critical Yangzhou University
Priority to CN201310726329.1A priority Critical patent/CN103645316A/zh
Publication of CN103645316A publication Critical patent/CN103645316A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54353—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals with ligand attached to the carrier via a chemical coupling agent

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及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。该免疫传感器是通过首先合成或筛选优良性能的半导体纳米结构材料，利用链霉亲和素将其进行生物功能化，然后通过与生物素化抗体的特异性结合而制成。将制得的传感器在含有酶标抗体和抗原的混合溶液中温育，以硫堇和过氧化氢作为酶反应底物并用夹心免疫分析方法来检测肿瘤标志物。电极的安培响应随着温育液中抗原浓度的增加而增加。该检测方法灵敏度高，检测限低，重现性和稳定性好，可用于血清中肿瘤标志物的定量检测。

Description

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
技术领域
本发明涉及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，是合成半导体纳米材料，利用链霉亲和素将其生物功能化，构建了一个新颖的基于链霉亲和素功能化半导体纳米材料的电化学免疫分析方法检测肿瘤标志物，属于电化学免疫分析技术领域。 
背景技术
肿瘤是严重威胁人类健康的高发病率和高死亡率性疾病，大量研究和防治资料证实，早期诊断和早期治疗是防治肿瘤与降低死亡率的最有效办法。因此，长期以来寻找能早期诊断的肿瘤标志物成为了人们关注的焦点。肿瘤标志物是癌细胞产生和释放的某些物质，常以抗原、酶、激素、代谢产物的形式存在于肿瘤细胞内或宿主体液中，根据其生化或免疫特性可以识别或诊断肿瘤。理想的肿瘤标记物应具有高特异性，适于人群普查。肿瘤标志物的血清筛查可以简便的诊断癌症。 
检测肿瘤标志物常用的方法是免疫分析方法。电化学免疫传感器将电化学分析技术和免疫技术相结合，是目前研究最多的较为成熟的一类免疫传感器，广泛应用于肿瘤标志物的检测。相对快速、简便的电化学免疫方法由于样品检测限高而不能满足低浓度肿瘤标志物的检测。生物素-亲和素标记技术（Biotin-Avdin System，BAS）是免疫标记技术的一种，20世纪70年代后期应用于免疫学，并得到迅速发展的一种新型生物反应放大系统。由于每个亲和素可结合4个生物素，可使反应信号明显放大。 
近年来，纳米技术逐步进入生物传感器领域，并引发突破性的进展。生物分子被固定在纳米尺寸的界面上，其固定密度可提高几个数量级，有利于拓宽检测的线性范围。半导体纳米材料由于其比表面积大、导电性好、生物相容性高等优点被引入到电化学免疫传感器中。因此，利用链霉亲和素将半导体纳米材料进行生物功能化，建立一个基于链霉亲和素功能化半导体纳米材料的电化学免疫分析方法检测肿瘤标志物，对肿瘤的早期诊断有重要意义。 
发明内容
本发明的目的在于克服上述肿瘤标志物检测方法的缺陷，建立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。 
本发明的技术方案是： 
本发明涉及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，该电化学免疫传感器是通过合成半导体纳米结构材料，利用链霉亲和素将其生物功能化而获得。 
本发明更进一步的技术方案，其制备方法包括以下步骤： 
（1）合成或筛选半导体纳米材料，将其分散于壳聚糖溶液中，然后加入链霉亲和素将其进行生物功能化，得半导体纳米材料/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液； 
（2）玻碳电极用0.05mm的氧化铝粉抛光，用去离子水冲洗掉残留的氧化铝粉，放入稀硝酸溶液中超声清洗，最后依次用乙醇和二次蒸馏水清洗电极表面。 
（3）取半导体纳米材料/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液滴涂于经步骤（2）预处理电极表面，电极晾干后，加入生物素化抗体与链霉亲和素结合，制得肿瘤标志物免疫传感器。 
本发明中使用到的硝酸溶液是体积比为1:1稀溶液。 
所述半导体纳米材料可为各种比表面积较大的形貌，例如片状、刺猬状、棒状等。 
制得的肿瘤标志物免疫传感器置于检测体系中，加入肿瘤标志物样品和酶标抗体于室温温育，冲洗后检测其电流信号。 
检测中使用三电极体系，三电极体系是经过前处理的玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为辅助电极，铂片电极作为对电极。 
本发明与现有技术相比，具有以下优点： 
（1）半导体纳米结构材料具有比表面积大、生物相容性高、吸附能力强、表面活性高等优点，利用链霉亲和素将其进行生物功能化，可提高稳定性和重复性。 
（2）每个亲和素可结合4个生物素，可使反应信号明显放大。因此在一般的电化学免疫方法的基础上引入生物素-亲和素放大系统建立快速、简便的检测方法，以期提高灵敏度，降低检出限。 
附图说明
图1.肿瘤标志物免疫传感器制备及免疫分析示意图。 
图2.甲胎蛋白标准样品检测的线性曲线。 
图3.癌胚抗原标准样品检测的线性曲线。 
具体实施方式
下面对本发明的实验过程进行详细的说明，旨在使本发明的设计流程、设计目的及其创新点和优点更加明了。 
实施例1： 
免疫传感器制备及免疫分析示意如图1： 
（1）合成半导体纳米颗粒状材料钛酸锶，将其分散于壳聚糖溶液中，然后加入链霉亲和素将其进行生物功能化。 
（2）所用玻碳电极用0.05mm的氧化铝粉抛光，用去离子水冲洗掉残留的氧化铝粉，放入稀硝酸溶液中超声清洗，最后依次用乙醇和二次蒸馏水清洗电极表面。 
（3）取钛酸锶/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液滴涂于预处理电极表面，电极晾干后，加入甲胎蛋白生物素化抗体与链霉亲和素结合，制得甲胎蛋白免疫传感器。 
（4）将制得的甲胎蛋白免疫传感器置于检测体系中，加入甲胎蛋白样品和酶标抗体于室温温育，冲洗后，以硫堇和过氧化氢作为酶反应底物利用三电极体系检测其电流信号。由图2甲胎蛋白标准样品检测的线性曲线可知，图中a-j是不同浓度的抗原对应的电流，从a到j依次为0.01，0.03，0.1，0.2，0.6，1，3，5，6和7ng/mL，电流值随浓度的变大而变大。为考察该方法的准确性与实际应用价值，检测了5份临床血清样本中甲胎蛋白的浓度，所得结果与参考进行了比较。结果如表1，两者具有良好的一致性，相对误差小于10%。 
表1.甲胎蛋白实际样品的测定 
Figure BDA0000446082860000031
实施例2： 
（1）合成半导体纳米片状材料硫化锡，将其分散于壳聚糖溶液中，然后加入链霉亲和素将其进行生物功能化。 
（2）所用玻碳电极用0.05mm的氧化铝粉抛光，用去离子水冲洗掉残留的氧化铝粉，放入稀硝酸溶液中超声清洗，最后依次用乙醇和二次蒸馏水清洗电极表面。 
（3）取硫化锡/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液滴涂于预处理电极表面，电极晾干后，加入癌 胚抗原生物素化抗体与链霉亲和素结合，制得癌胚抗原免疫传感器。 
（4）将制得的癌胚抗原免疫传感器置于检测体系中，加入癌胚抗原样品和酶标抗体于室温温育，冲洗后，以硫堇和过氧化氢作为酶反应底物利用三电极体系检测其电流信号。由图3癌胚抗原标准样品检测的线性曲线可知，图中a-i是不同浓度的抗原对应的电流，从a到i依次为0.04，0.1，0.3，0.6，1，2，3，4和5ng/mL，电流值随浓度的变大而变大。为考察该方法的准确性与实际应用价值，检测了5份临床血清样本中癌胚抗原的浓度，所得结果与参考进行了比较。结果如表2，两者具有良好的一致性，相对误差小于10%。 
表2.癌胚抗原实际样品的测定 
Figure BDA0000446082860000041

Claims (4)

1.一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，其特征在于是通过合成半导体纳米材料，利用链霉亲和素将其生物功能化而制得。
2.根据权利要求1所述的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，其特征在于通过下述步骤制得：
（1）合成或筛选半导体纳米材料，将其分散于壳聚糖溶液中，然后加入链霉亲和素将其进行生物功能化；得半导体纳米材料/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液；
（2）玻碳电极用0.05mm的氧化铝粉抛光，用去离子水冲洗掉残留的氧化铝粉，放入稀硝酸溶液中超声清洗，最后依次用乙醇和二次蒸馏水清洗电极表面；
（3）取半导体纳米材料/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液滴涂于经步骤（2）预处理的电极表面，电极晾干后，加入生物素化抗体与链霉亲和素结合，制得肿瘤标志物电化学免疫传感器。
3.一种权利要求1所述肿瘤标志物电化学免疫传感器的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）合成或筛选半导体纳米材料，将其分散于壳聚糖溶液中，然后加入链霉亲和素将其进行生物功能化；得半导体纳米材料/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液；
（2）玻碳电极用0.05mm的氧化铝粉抛光，用去离子水冲洗掉残留的氧化铝粉，放入稀硝酸溶液中超声清洗，最后依次用乙醇和二次蒸馏水清洗电极表面；
（3）取半导体纳米材料/壳聚糖/链霉亲和素的混合溶液滴涂于经步骤（2）预处理的电极表面，电极晾干后，加入生物素化抗体与链霉亲和素结合，制得肿瘤标志物电化学免疫传感器。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于是所述稀硝酸溶液是体积比为1:1稀溶液。
CN201310726329.1A 2013-12-25 2013-12-25 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 Pending CN103645316A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310726329.1A CN103645316A (zh) 2013-12-25 2013-12-25 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310726329.1A CN103645316A (zh) 2013-12-25 2013-12-25 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103645316A true CN103645316A (zh) 2014-03-19

Family

ID=50250567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310726329.1A Pending CN103645316A (zh) 2013-12-25 2013-12-25 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103645316A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105403696A (zh) * 2015-12-11 2016-03-16 扬州大学 一种基于纳米模拟酶的无标记化学发光免疫传感器及制备和分析方法
CN105891483A (zh) * 2016-04-06 2016-08-24 扬州大学 一种基于石墨烯包裹聚苯乙烯复合纳米球的无标记电化学免疫传感器的制备方法
CN112305053A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 扬州大学 一种硫化铟纳米微球修饰的标记电化学免疫传感器及其电化学免疫分析方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101829789A (zh) * 2010-05-14 2010-09-15 上海师范大学 具有多壳层结构的金属钯纳米球制备方法
CN102128865A (zh) * 2010-11-28 2011-07-20 上海大学 辣根过氧化酶修饰电极测定酚类化合物的方法
CN102608188A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 山东理工大学 一种检测农药残留的电流型免疫传感器的制备方法
CN102890112A (zh) * 2011-07-20 2013-01-23 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种用于有机磷农药检测的酶传感器及制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101829789A (zh) * 2010-05-14 2010-09-15 上海师范大学 具有多壳层结构的金属钯纳米球制备方法
CN102128865A (zh) * 2010-11-28 2011-07-20 上海大学 辣根过氧化酶修饰电极测定酚类化合物的方法
CN102890112A (zh) * 2011-07-20 2013-01-23 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种用于有机磷农药检测的酶传感器及制备方法
CN102608188A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 山东理工大学 一种检测农药残留的电流型免疫传感器的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANJUN YANG,ET AL.: "Strepavidin-Functionallized Three-Dimensional Ordered Nanoporous Silica Film for Highly Efficient Chemiluminescent Immunosensing", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》 *
汤艳 等: "链酶亲和素功能化钛酸锶的高灵敏度电化学AFP免疫传感器", 《第八届全国化学生物学学术会议论文摘要集》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105403696A (zh) * 2015-12-11 2016-03-16 扬州大学 一种基于纳米模拟酶的无标记化学发光免疫传感器及制备和分析方法
CN105891483A (zh) * 2016-04-06 2016-08-24 扬州大学 一种基于石墨烯包裹聚苯乙烯复合纳米球的无标记电化学免疫传感器的制备方法
CN112305053A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 扬州大学 一种硫化铟纳米微球修饰的标记电化学免疫传感器及其电化学免疫分析方法
CN112305053B (zh) * 2020-10-30 2022-12-02 扬州大学 一种硫化铟纳米微球修饰的标记电化学免疫传感器及其电化学免疫分析方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jozghorbani et al. Determination of carcinoembryonic antigen as a tumor marker using a novel graphene-based label-free electrochemical immunosensor
Sun et al. Electrochemical immunosensors with AuPt-vertical graphene/glassy carbon electrode for alpha-fetoprotein detection based on label-free and sandwich-type strategies
CN102226779B (zh) 一种电化学免疫检测方法
Ravalli et al. New label free CA125 detection based on gold nanostructured screen-printed electrode
CN104677892B (zh) 一种基于负载石墨相氮化碳电化学发光生物传感界面的制备方法及应用
Malhotra et al. Nanomaterials based biosensors for cancer biomarker detection
Zhang et al. An ultrasensitive label-free immunoassay for C-reactive protein detection in human serum based on electron transfer
Zhang et al. GoldMag nanocomposite-functionalized graphene sensing platform for one-step electrochemical immunoassay of alpha-fetoprotein
Sun et al. Gold nanorods-paper electrode based enzyme-free electrochemical immunoassay for prostate specific antigen using porous zinc oxide spheres–silver nanoparticles nanocomposites as labels
Shen et al. Ultrasensitive aptasensor for isolation and detection of circulating tumor cells based on CeO2@ Ir nanorods and DNA walker
Liu et al. A novel photoelectrochemical immunosensor by integration of nanobody and ZnO nanorods for sensitive detection of nucleoside diphosphatase kinase-A
CN103308675B (zh) 快速检测微囊藻毒素的丝网印刷电极免疫传感器的制备及检测方法
Zhang et al. An ultrasensitive multi-walled carbon nanotube–platinum–luminol nanocomposite-based electrochemiluminescence immunosensor
Ji et al. Ultrasensitive sandwich-type electrochemical immunosensor based on a novel signal amplification strategy using highly loaded palladium nanoparticles/carbon decorated magnetic microspheres as signal labels
Li et al. A 3D origami multiple electrochemiluminescence immunodevice based on a porous silver-paper electrode and multi-labeled nanoporous gold–carbon spheres
CN106066324A (zh) 一种电致化学发光生物传感器标记物的制备方法及应用
Ren et al. An ultrasensitive squamous cell carcinoma antigen biosensing platform utilizing double-antibody single-channel amplification strategy
CN102998449B (zh) 基于氨基化钠基蒙脱石的肿瘤标志物传感器的制备及应用
Guo et al. Highly sensitive detection of carcinoembryonic antigen via an electrochemical platform fabricated by AuNPs/streptavidin/reduced graphene oxide
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
Ren et al. Development of electrochemical impedance immunosensor for sensitive determination of myoglobin
Zhang et al. Competitive electrochemical sensing for cancer cell evaluation based on thionine-interlinked signal probes
CN104198706B (zh) 一种肿瘤标志物电化学免疫传感器的制备方法
Hu et al. A sensitive electrochemical platform integrated with a 3D graphene aerogel for point-of-care testing for tumor markers
Tuteja et al. A highly efficient 2D exfoliated metal dichalcogenide for the on-farm rapid monitoring of non-esterified fatty acids

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140319