CN104198563B - 铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法及应用 - Google Patents

铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于纳米功能材料、免疫分析以及生物传感技术领域,提供了一种铅离子负载金的磁性多壁碳纳米管免疫传感器的制备方法及应用。采用铅离子负载金磁性多壁碳纳米管作为二抗标记物制备的电化学免疫传感器具有特异性强,灵敏度高和低检出限等优点,对肝癌的检测具有重要的科学意义和应用价值。

Description

铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法及应用
技术领域
本发明属于纳米功能材料以及生物传感技术领域,提供了一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管免疫传感器的制备方法及其应用。
背景技术
肿瘤的发病率高,生长和转移速度快,对人类的健康有极大的危害。肿瘤标记物是肿瘤细胞产生和释放的以抗原、酶、激素等形式的代谢产物存在于肿瘤细胞内或宿主体液中,其在临床上对于随原发肿瘤的发现,肿瘤高危人群的筛选、良性和恶性肿瘤的鉴别诊断、肿瘤发展程度的判断,肿瘤的治疗效果的观察和评价及肿瘤复发和预后的预测产生极大的影响,引起人们的广泛关注。
AFP、CEA等常见的肿瘤标志物,对于肝癌的诊断都能起到一定的作用。对于肿瘤标记物的检测方法很多,如放射免疫分析法、免疫放射分析法、酶标记免疫分析法、化学免疫发光分析法、时间分辨荧光免疫分析法等,但多数检测方法繁琐,操作复杂,费用昂贵,检出限高,因此,建立一种快速、简便、灵敏的检测方法有重要意义。
夹心型电化学免疫传感器结合了高特异性的免疫分析技术和高灵敏的电化学分析技术,具有灵敏度高、制备简单、检测快速、成本低、等优点,在临床检验、环境监测、食品安全控制、生物监测等领域都有重要的应用价值。而构建电化学免疫传感器的关键有两点:其一是采用简单、快速、有效的方法将抗原抗体等生物分子固定在电极表面;其二是开发传感器的信号放大技术。
多壁碳纳米管具有大的比表面积,电沉积金具有良好的导电性能,以及大的比表面积能够很好的固载抗体,能够加速电子传递,这些对提高传感器灵敏度具有重要作用。
发明内容
本发明提供了一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法及应用,实现了对肝癌肿瘤标志物的超灵敏检测。
本发明的目的之一是提供一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法。
本发明的目的之二是将所制备的铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器,用于检测肿瘤标志物。
本发明的技术方案,包括以下步骤。
1.一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将直径为4mm的玻碳电极用Al2O3抛光粉打磨,超纯水清洗干净;
(2)以质量浓度为1%的HAuCl4溶液为底液,在-0.2V电压下扫描30s,将金电沉积到电极表面,用超纯水冲洗,晾干;
(3)继续将6μL、8~12μg/mL的肿瘤标志物一抗Ab1溶液滴加到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(4)继续将3μL、质量分数为0.5~2.0%的牛血清白蛋白BSA溶液滴加到电极表面,以封闭电极表面上非特异性活性位点,超纯水冲洗,4℃冰箱中晾干;滴加6μL、0.01pg/mL~100ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原标准溶液到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(5)将6μL、2~4mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液滴涂于电极表面上,置于4℃冰箱中晾干,制得一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器。
2.所述Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液,制备步骤如下:
(1)磁性多壁碳纳米管的制备
将0.4~1.0g的FeCl3·6H2O和0.1~0.3g的多壁碳纳米管MWCNTs分散在37.5mL的乙二醇中,继续加入1.8g的乙酸钠,超声溶解,将该溶液在室温下静置30~50分钟后,转移到反应釜中,加热至150~250℃,维持14~18小时;冷却至室温,将合成物用50mL的超纯水清洗5次;获得的产物在50℃干燥,制得磁性多壁碳纳米管MWCNTs-MNP;
(2)磁性多壁碳纳米管氨基化
取0.05~0.2g的磁性多壁碳纳米管加入到10mL的无水乙醇中,加入0.1mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷。70℃回流1.5小时,磁分离干燥后得到氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP;
(3)AuMWCNTs-MNP的制备
将5~15mg的氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP加入到50mL金纳米粒子溶液中,振荡24小时,磁分离得到AuMWCNTs-MNP,干燥;所述金纳米粒子溶液是用100mL、质量分数为0.01%的HAuCl4溶液加热至沸腾,加入1.5mL、浓度为10mg/mL的柠檬酸钠溶液,回流15分钟,冷却至室温,得到酒红色的金纳米粒子溶液;
(4)Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液的制备
将4~8mg的AuMWCNTs-MNP加入到4mL、1mg/mL的硝酸铅溶液中,震荡24小时,使AuMWCNTs-MNP吸附Pb2+,磁分离后,分散到2mL的pH为7.4的磷酸缓冲溶液中,制得Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液;
(5)Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
在2mL、2~4mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液中,加入1~3mL、8~12μg/mL的肿瘤标志物二抗Ab2溶液,4℃恒温振荡培养箱中振荡孵化12h;磁分离后,加入1mL的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液,得到Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液,4℃下保存备用。
肝癌肿瘤标志物的检测
(1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝电极为辅助电极,所制备的传感器为工作电极,在10mL、50mmol/L的pH5.59~8.02磷酸盐缓冲溶液中进行测试;
(2)用计时电流法对肿瘤标志物进行检测,输入电压为-0.4V,取样间隔0.1s,运行时间400s;
(3)当背景电流趋于稳定后,每隔50s向10mL、50mmol/L的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液中注入10μL、5mol/L的双氧水溶液,记录电流变化。
上述肿瘤标志物选自下列之一:AFP或CEA。
本发明所用原材料均可在化学试剂公司或生物制药公司购买。
本发明的有益成果
(1)本发明使用了电沉积金作为基底材料,电沉积金具有大的比表面积,以及良好的导电能力,能够很好的固载一抗,并能加速电子的传递,对于实现传感器的高灵敏度以及低检测限具有重要意义;
(2)采用Pb2+AuMWCNTs-MNP作为二抗标记物,磁性多壁碳纳米管具有大的比表面积以及良好的导电能力,Pb2+和Au对过氧化氢有催化作用,Pb2+AuMWCNTs-MNP实现了信号的多重协同放大,因此大大提高了传感器的灵敏度,降低了检测限;
(3)一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器对肿瘤标志物的检测,其线性范围0.01pg/mL~100ng/mL,检测限最低0.004pg/mL,表明一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器可以达到准确测定的目的。
具体实施方式
实施例1铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备
(1)将直径为4mm的玻碳电极用Al2O3抛光粉打磨,超纯水清洗干净;
(2)以质量浓度为1%的HAuCl4溶液为底液,在-0.2V电压下扫描30s,将金电沉积到电极表面,用超纯水冲洗,晾干;
(3)继续将6μL、8μg/mL的肿瘤标志物一抗Ab1溶液滴加到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(4)继续将3μL、质量分数为0.5%的牛血清白蛋白BSA溶液滴加到电极表面,以封闭电极表面上非特异性活性位点,超纯水冲洗,4℃冰箱中晾干;滴加6μL、0.01pg/mL~100ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原标准溶液到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(5)将6μL、2~4mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液滴涂于电极表面上,置于4℃冰箱中晾干,制得一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器。
实施例2铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备
(1)将直径为4mm的玻碳电极用Al2O3抛光粉打磨,超纯水清洗干净;
(2)以质量浓度为1%的HAuCl4溶液为底液,在-0.2V电压下扫描30s,将金电沉积到电极表面,用超纯水冲洗,晾干;
(3)继续将6μL、10μg/mL的肿瘤标志物一抗Ab1溶液滴加到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(4)继续将3μL、质量分数为1.0%的牛血清白蛋白BSA溶液滴加到电极表面,以封闭电极表面上非特异性活性位点,超纯水冲洗,4℃冰箱中晾干;滴加6μL、0.01pg/mL~100ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原标准溶液到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(5)将6μL、3mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液滴涂于电极表面上,置于4℃冰箱中晾干,制得一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器。
实施例3铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备
(1)将直径为4mm的玻碳电极用Al2O3抛光粉打磨,超纯水清洗干净;
(2)以质量浓度为1%的HAuCl4溶液为底液,在-0.2V电压下扫描30s,将金电沉积到电极表面,用超纯水冲洗,晾干;
(3)继续将6μL、12μg/mL的肿瘤标志物一抗Ab1溶液滴加到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(4)继续将3μL、质量分数为2.0%的牛血清白蛋白BSA溶液滴加到电极表面,以封闭电极表面上非特异性活性位点,超纯水冲洗,4℃冰箱中晾干;滴加6μL、0.01pg/mL~100ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原标准溶液到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(5)将6μL、4mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液滴涂于电极表面上,置于4℃冰箱中晾干,制得一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器。
实施例4Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
(1)磁性多壁碳纳米管的制备
将0.4g的FeCl3·6H2O和0.1~0.3g的多壁碳纳米管MWCNTs分散在37.5mL的乙二醇中,继续加入1.8g的乙酸钠,超声溶解,将该溶液在室温下静置30分钟后,转移到反应釜中,加热至150℃,维持18小时;冷却至室温,将合成物用50mL的超纯水清洗5次;获得的产物在50℃干燥,制得磁性多壁碳纳米管MWCNTs-MNP;
(2)磁性多壁碳纳米管氨基化
取0.05g的磁性多壁碳纳米管加入到10mL的无水乙醇中,加入0.1mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷。70℃回流1.5小时,磁分离干燥后得到氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP;
(3)AuMWCNTs-MNP的制备
将5mg的氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP加入到50mL金纳米粒子溶液中,振荡24小时,磁分离得到AuMWCNTs-MNP,干燥;所述金纳米粒子溶液是用100mL、质量分数为0.01%的HAuCl4溶液加热至沸腾,加入1.5mL、浓度为10mg/mL的柠檬酸钠溶液,回流15分钟,冷却至室温,得到酒红色的金纳米粒子溶液;
(4)Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液的制备
将4mg的AuMWCNTs-MNP加入到4mL、1mg/mL的硝酸铅溶液中,震荡24小时,使AuMWCNTs-MNP吸附Pb2+,磁分离后,分散到2mL的pH为7.4的磷酸缓冲溶液中,制得Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液;
(5)Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
在2mL、2mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液中,加入1mL、8μg/mL的肿瘤标志物二抗Ab2溶液,4℃恒温振荡培养箱中振荡孵化12h;磁分离后,加入1mL的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液,得到Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液,4℃下保存备用。
实施例5Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
(1)磁性多壁碳纳米管的制备
将0.7g的FeCl3·6H2O和0.2g的多壁碳纳米管MWCNTs分散在37.5mL的乙二醇中,继续加入1.8g的乙酸钠,超声溶解,将该溶液在室温下静置30~50分钟后,转移到反应釜中,加热至200℃,维持16小时;冷却至室温,将合成物用50mL的超纯水清洗5次;获得的产物在50℃干燥,制得磁性多壁碳纳米管MWCNTs-MNP;
(2)磁性多壁碳纳米管氨基化
取0.1g的磁性多壁碳纳米管加入到10mL的无水乙醇中,加入0.1mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷。70℃回流1.5小时,磁分离干燥后得到氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP;
(3)AuMWCNTs-MNP的制备
将10mg的氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP加入到50mL金纳米粒子溶液中,振荡24小时,磁分离得到AuMWCNTs-MNP,干燥;所述金纳米粒子溶液是用100mL、质量分数为0.01%的HAuCl4溶液加热至沸腾,加入1.5mL、浓度为10mg/mL的柠檬酸钠溶液,回流15分钟,冷却至室温,得到酒红色的金纳米粒子溶液;
(4)Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液的制备
将6mg的AuMWCNTs-MNP加入到4mL、1mg/mL的硝酸铅溶液中,震荡24小时,使AuMWCNTs-MNP吸附Pb2+,磁分离后,分散到2mL的pH为7.4的磷酸缓冲溶液中,制得Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液;
(5)Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
在2mL、3mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液中,加入2mL、10μg/mL的肿瘤标志物二抗Ab2溶液,4℃恒温振荡培养箱中振荡孵化12h;磁分离后,加入1mL的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液,得到Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液,4℃下保存备用。
实施例6Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
(1)磁性多壁碳纳米管的制备
将1.0g的FeCl3·6H2O和0.3g的多壁碳纳米管MWCNTs分散在37.5mL的乙二醇中,继续加入1.8g的乙酸钠,超声溶解,将该溶液在室温下静置30~50分钟后,转移到反应釜中,加热至250℃,维持14小时;冷却至室温,将合成物用50mL的超纯水清洗5次;获得的产物在50℃干燥,制得磁性多壁碳纳米管MWCNTs-MNP;
(2)磁性多壁碳纳米管氨基化
取0.2g的磁性多壁碳纳米管加入到10mL的无水乙醇中,加入0.1mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷。70℃回流1.5小时,磁分离干燥后得到氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP;
(3)AuMWCNTs-MNP的制备
将15mg的氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP加入到50mL金纳米粒子溶液中,振荡24小时,磁分离得到AuMWCNTs-MNP,干燥;所述金纳米粒子溶液是用100mL、质量分数为0.01%的HAuCl4溶液加热至沸腾,加入1.5mL、浓度为10mg/mL的柠檬酸钠溶液,回流15分钟,冷却至室温,得到酒红色的金纳米粒子溶液;
(4)Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液的制备
将8mg的AuMWCNTs-MNP加入到4mL、1mg/mL的硝酸铅溶液中,震荡24小时,使AuMWCNTs-MNP吸附Pb2+,磁分离后,分散到2mL的pH为7.4的磷酸缓冲溶液中,制得Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液;
(5)Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
在2mL、4mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液中,加入3mL、12μg/mL的肿瘤标志物二抗Ab2溶液,4℃恒温振荡培养箱中振荡孵化12h;磁分离后,加入1mL的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液,得到Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液,4℃下保存备用。
实施例7肝癌肿瘤标志物AFP的检测
(1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝电极为辅助电极,所制备的传感器为工作电极,在10mL、50mmol/L的pH5.59~8.02磷酸盐缓冲溶液中进行测试;
(2)用计时电流法对分析物进行检测,输入电压为-0.4V,取样间隔0.1s,运行时间400s;
(3)当背景电流趋于稳定后,每隔50s向10mL、50mmol/L的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液中注入10μL、5mol/L的双氧水溶液,记录电流变化;
(4)测定样品中AFP的线性范围为0.01pg/mL~100ng/mL,检测限为0.004pg/mL。
实施例8肝癌肿瘤标志物CEA的检测
按照实施例7的方法对样品中CEA进行检测,其线性范围为0.1pg/mL~50ng/mL,检测限为0.033pg/mL。

Claims (5)

1.一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将直径为4mm的玻碳电极用Al2O3抛光粉打磨,超纯水清洗干净;
(2)以质量浓度为1%的HAuCl4溶液为底液,在-0.2V电压下扫描30s,将金电沉积到电极表面,用超纯水冲洗,晾干;
(3)继续将6μL、8~12μg/mL的肿瘤标志物一抗Ab1溶液滴加到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(4)继续将3μL、质量分数为0.5~2.0%的牛血清白蛋白BSA溶液滴加到电极表面,以封闭电极表面上非特异性活性位点,超纯水冲洗,4℃冰箱中晾干;滴加6μL、0.01pg/mL~100ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原标准溶液到电极表面,超纯水冲洗,4℃冰箱中干燥;
(5)将6μL、1~3mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液滴涂于电极表面上,置于4℃冰箱中晾干,制得一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器。
2.如权利要求1所述的一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法,所述Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液,其特征在于,制备步骤如下:
(1)磁性多壁碳纳米管的制备
将0.4~1.0g的FeCl3·6H2O和0.1~0.3g的多壁碳纳米管MWCNTs分散在37.5mL的乙二醇中,继续加入1.8g的乙酸钠,超声溶解,将该溶液在室温下静置30~50分钟后,转移到反应釜中,加热至150~250℃,维持14~18小时;冷却至室温,将合成物用50mL的超纯水清洗5次;获得的产物在50℃干燥,制得磁性多壁碳纳米管MWCNTs-MNP;
(2)磁性多壁碳纳米管氨基化
取0.1g的磁性多壁碳纳米管加入到10mL的无水乙醇中,加入0.1mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷,70℃回流1.5小时,磁分离干燥后得到氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP;
(3)AuMWCNTs-MNP的制备
将5~15mg的氨基化磁性多壁碳纳米管NH2-MWCNTs-MNP加入到50mL金纳米粒子溶液中,振荡24小时,磁分离得到AuMWCNTs-MNP,干燥;所述金纳米粒子溶液是用100mL、质量分数为0.01%的HAuCl4溶液加热至沸腾,加入1.5mL、浓度为10mg/mL的柠檬酸钠溶液,回流15分钟,冷却至室温,得到酒红色的金纳米粒子溶液;
(4)Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液的制备
将4~8mg的AuMWCNTs-MNP加入到4mL、1mg/mL的硝酸铅溶液中,震荡24小时,使AuMWCNTs-MNP吸附Pb2+,磁分离后,分散到2mL的pH为7.4的磷酸缓冲溶液中,制得Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液;
(5)Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液的制备
在2mL、2~4mg/mL的Pb2+AuMWCNTs-MNP二抗标记物溶液中,加入1~3mL、8~12μg/mL的肿瘤标志物二抗Ab2溶液,4℃恒温振荡培养箱中振荡孵化12h;磁分离后,加入1mL的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液,得到Pb2+AuMWCNTs-MNP/Ab2二抗孵化物溶液,4℃下保存备用。
3.如权利要求1或2所述的一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器的制备方法,其特征在于,所述肿瘤标志物选自AFP或CEA。
4.如权利要求1所述的制备方法制备的一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器,用于肿瘤标志物的检测,检测步骤如下:
(1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝电极为辅助电极,所制备的传感器为工作电极,在10mL、50mmol/L的pH5.59~8.02磷酸盐缓冲溶液中进行测试;
(2)用计时电流法对肿瘤标志物进行检测,输入电压为-0.4V,取样间隔0.1s,运行时间400s;
(3)当背景电流趋于稳定后,每隔50s向10mL、50mmol/L的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液中注入10μL、5mol/L的双氧水溶液,记录电流变化。
5.如权利要求4所述的一种铅离子负载金磁性多壁碳纳米管传感器,其特征在于,所述肿瘤标志物选自AFP或CEA。
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