CN105628768B - 一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法及应用，属于电化学发光传感器领域。具体是采用纳米复合材料Au@branched PPy，以Luminol为电化学发光信号源，制备一种检测肿瘤标志物的电致化学发光免疫传感器，采用单阶循环脉冲法实现对不同浓度的待测物的电化学发光强度的检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法及应用。具体涉及一种Luminol/Au@branched PPy作为基底材料，以Luminol作为发光信号源，构建一种无标记型电致化学发光免疫传感器，属于电化学发光检测技术领域。
背景技术
癌症是威胁人类健康的最严重的疾病之一，虽然恶性肿瘤的治疗技术在不断进步，但是迄今为止，恶性肿瘤的早期发现、早期诊断和早期治疗是最为有效的手段。从筛选的角度来说，早期诊断癌症的最有效的方法是通过血液检查，检测肿瘤标志物的含量。随着生物学技术的发展和研究的深入，人们发现许多肿瘤早期标志物的一个最显著的特点就是其在血清中浓度非常低，而传统的检测肿瘤标志物的方法，如酶联免疫分析法、放射免疫分析法和荧光免疫分析法等，具有放射性污染，操作时间长且灵敏度低等缺点，限制了早期检测肿瘤标志物的临床检测技术的发展。因此，发展高灵敏的免疫分析技术对于肿瘤标志物的早期检测有着至关重要的意义。为了克服以上传统分析方法的缺点，本发明设计了一种特异性强，无放射性污染，快速简便且灵敏度高的电致化学发光免疫分析方法，实现了对肿瘤标志物的早期检测。
发明内容
本发明的目的之一是通过化学聚合法快速、简便合成枝状聚吡咯，其可与金溶胶通过静电作用牢固结合。
本发明的目的之二是合成的枝状聚吡咯导电性好，比表面积大，可以固载大量的金溶胶和鲁米诺，提高了传感器的检测范围和灵敏度。
本发明的目的之三是针对现有的肿瘤标志物检测方法存在的问题，提供一种简单快速可靠的基于Luminol/Au@branched PPy的电化学发光传感器的制备方法和应用，实现对肿瘤标志物的快速、灵敏、特异、高效检测。
本发明的技术方案如下：
1. 一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法
（1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对直径为4 mm的玻碳电极进行抛光，用超纯水中清洗干净，氮气吹干；
（2）在电极表面滴加6 μL、浓度为1 ~ 3 mg/mL的抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液，4 °C保存；
（3）用3 μL、质量分数为0.5 ~ 1.5%的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4 °C冰箱中孵化1 ~ 3 h，清洗干净；
（4）将6 μL、浓度为0.01 pg/mL ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原滴涂至电极表面，室温下孵化1 ~ 3 h，清洗干净，于4 °C冰箱中储存备用。
2. 抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
（1）Au@branched PPy的制备
将0.1 ~ 0.3 mol吡咯单体分散于40 ~ 60 mL、体积比为1:1的水和乙醇混合液中，加入0.05 ~ 0.15 mol/L的FeCl3溶液，搅拌24 h，过滤，用体积比为1:1的水和乙醇混合液洗涤3次，将其置于60 °C真空干燥箱中干燥48 h，制得黑色固体branched PPy；
将10 ~ 30 mg branched PPy分散到10 mL超纯水中，加入5 ~ 15 mL金溶胶，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心10 ~ 15 min，洗涤3次，将产物Au@branched PPy重新分散到10 mL超纯水中，制得Au@branched PPy溶液；
（2）Luminol/Au@branched PPy的制备
将1 mL、浓度为1 ~ 3 mg/mL 的Au@branched PPy溶液与1 mL、浓度为0.5 ~ 1.5mmol/L的Luminol溶液混合，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心洗涤3次，将产物Luminol/Au@branched PPy重新分散于1 mL超纯水中，制得基底材料Luminol/Au@branched PPy溶液；
（3）抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
在1 mL、浓度为1 ~ 3 mg/mL的基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液中，加入200 ~ 400 μL、浓度为5 ~ 15 μg/mL的待测抗体Ab溶液，4 °C下振荡孵化48 h，6000 r/min下离心洗涤5 ~ 15 min，将产物Luminol-Au@branched PPy-Ab分散到1 mL、浓度为40 ~60 mg/mL 的[BPy]BF4离子溶液中，制得抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液。
3. 肿瘤标志物的检测方法
（1）使用电化学工作站的三电极体系进行测试，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极，所制备的电化学发光传感器为工作电极，将电化学工作站和化学发光检测仪连接在一起将光电倍增管的高压设置为700 V，循环伏安扫描电位范围为-1.6 V ~ 0 V，扫描速率为0.1 V/s，起始电位为-0.3 V, 脉冲电位为0.5 V，脉冲周期为12 s，脉冲时间为0.3 s；
（2）在10 mL、pH 9.8 ~ 10.8的含5 ~ 35 mmol/L过氧化氢的碳酸盐缓冲溶液中，通过电化学发光系统，采用单阶循环脉冲法检测不同浓度的待测物抗原产生的电化学发光信号强度，绘制工作曲线；
（3）将待测实际样品溶液代替肿瘤标志物抗原标准溶液进行检测。
4.上述肿瘤标志物选自下列肿瘤标志物之一：胰癌胚抗原POA、微球蛋白β2-MG、游离前列腺特异性抗原free PSA、糖链抗原CA15-3、鳞状细胞癌抗原SCCA。
本发明的有益成果
（1）本发明采用Luminol-Au@branched PPy作为基底材料，利用Au@branched PPy生物兼容性好，比表面积大等优点，有效地增加了抗体的固载量，以Luminol为发光材料，利用Luminol良好的光学性质，增强了电致化学发光信号，使得构建的传感器具有较宽的检测范围和更高的灵敏度；
（2）采用单阶循环脉冲施压的方式，提高电致化学发光信号的稳定性，增强对肿瘤标志物的可靠性；
（3）本发明制备的电化学发光传感器用于肿瘤标志物的检测，操作简单，反应快速，灵敏度高，克服了传统检测方法，如酶联免疫分析法、放射免疫分析法和荧光免疫分析法等，具有放射性污染，操作时间长且灵敏度低等的缺点，可以实现对肿瘤标志物的简单、快速、灵敏、特异性检测。
具体实施方式
实施例1 一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法
（1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对直径为4 mm的玻碳电极进行抛光，用超纯水中清洗干净，氮气吹干；
（2）在电极表面滴加6 μL、浓度为1 mg/mL的抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液，4 °C保存；
（3）用3 μL、质量分数为0.5%的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4 °C冰箱中孵化1 h，清洗干净；
（4）将6 μL、浓度为0.01 pg/mL ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原滴涂至电极表面，室温下孵化1 h，清洗干净，于4 °C冰箱中储存备用。
实施例2 一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对直径为4 mm的玻碳电极进行抛光，用超纯水中清洗干净，氮气吹干；
（2）在电极表面滴加6 μL、浓度为2 mg/mL的抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液，4 °C保存；
（3）用3 μL、质量分数为1.0%的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4 °C冰箱中孵化2 h，清洗干净；
（4）将6 μL、浓度为0.01 pg/mL ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原滴涂至电极表面，室温下孵化2 h，清洗干净，于4 °C冰箱中储存备用。
实施例3 一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法
（1）依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对直径为4 mm的玻碳电极进行抛光，用超纯水中清洗干净，氮气吹干；
（2）在电极表面滴加6 μL、浓度为3 mg/mL的抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液，4 °C保存；
（3）用3 μL、质量分数为 1.5%的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4 °C冰箱中孵化3 h，清洗干净；
（4）将6 μL、浓度为0.01 pg/mL ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物抗原滴涂至电极表面，室温下孵化3 h，清洗干净，于4 °C冰箱中储存备用。
实施例4 抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
（1）Au@branched PPy的制备
将0.1 mol吡咯单体分散于40 mL、体积比为1:1的水和乙醇混合液中，加入0.05mol/L的FeCl3溶液，搅拌24 h，过滤，用体积比为1:1的水和乙醇混合液洗涤3次，将其置于60 °C真空干燥箱中干燥48 h，制得黑色固体branched PPy；
将10 mg branched PPy分散到10 mL超纯水中，加入5 mL金溶胶，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心10 min，洗涤3次，将产物Au@branched PPy重新分散到10 mL超纯水中，制得Au@branched PPy溶液；
（2）Luminol/Au@branched PPy的制备
将1 mL、浓度为1 mg/mL 的Au@branched PPy溶液与1 mL、浓度为0.5 mmol/L的Luminol溶液混合，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心洗涤3次，将产物Luminol/Au@branched PPy重新分散于1 mL超纯水中，制得基底材料Luminol/Au@branched PPy溶液；
（3）抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
在1 mL、浓度为1 mg/mL的基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液中，加入200 μL、浓度为5 μg/mL的待测抗体Ab溶液，4 °C下振荡孵化48 h，6000 r/min下离心洗涤5min，将产物Luminol-Au@branched PPy-Ab分散到1 mL、浓度为40 mg/mL 的[BPy]BF4离子溶液中，制得抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液。
实施例5 抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
（1）Au@branched PPy的制备
将0.2 mol吡咯单体分散于50 mL、体积比为1:1的水和乙醇混合液中，加入0.10mol/L的FeCl3溶液，搅拌24 h，过滤，用体积比为1:1的水和乙醇混合液洗涤3次，将其置于60 °C真空干燥箱中干燥48 h，制得黑色固体branched PPy；
将20 mg branched PPy分散到10 mL超纯水中，加入10 mL金溶胶，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心12 min，洗涤3次，将产物Au@branched PPy重新分散到10 mL超纯水中，制得Au@branched PPy溶液；
（2）Luminol/Au@branched PPy的制备
将1 mL、浓度为2 mg/mL 的Au@branched PPy溶液与1 mL、浓度为1.0 mmol/L的Luminol溶液混合，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心洗涤3次，将产物Luminol/Au@branched PPy重新分散于1 mL超纯水中，制得基底材料Luminol/Au@branched PPy溶液；
（3）抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
在1 mL、浓度为2 mg/mL的基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液中，加入300 μL、浓度为10 μg/mL的待测抗体Ab溶液，4 °C下振荡孵化48 h，6000 r/min下离心洗涤10 min，将产物Luminol-Au@branched PPy-Ab分散到1 mL、浓度为50 mg/mL 的[BPy]BF4离子溶液中，制得抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液。
实施例6 抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
（1）Au@branched PPy的制备
将0.3 mol吡咯单体分散于60 mL、体积比为1:1的水和乙醇混合液中，加入0.15mol/L的FeCl3溶液，搅拌24 h，过滤，用体积比为1:1的水和乙醇混合液洗涤3次，将其置于60 °C真空干燥箱中干燥48 h，制得黑色固体branched PPy；
将30 mg branched PPy分散到10 mL超纯水中，加入15 mL金溶胶，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心 15 min，洗涤3次，将产物Au@branched PPy重新分散到10 mL超纯水中，制得Au@branched PPy溶液；
（2）Luminol/Au@branched PPy的制备
将1 mL、浓度为3 mg/mL 的Au@branched PPy溶液与1 mL、浓度为1.5 mmol/L的Luminol溶液混合，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心洗涤3次，将产物Luminol/Au@branched PPy重新分散于1 mL超纯水中，制得基底材料Luminol/Au@branched PPy溶液；
（3）抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
在1 mL、浓度为3 mg/mL的基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液中，加入400 μL、浓度为15 μg/mL的待测抗体Ab溶液，4 °C下振荡孵化48 h，6000 r/min下离心洗涤15 min，将产物Luminol-Au@branched PPy-Ab分散到1 mL、浓度为60 mg/mL 的[BPy]BF4离子溶液中，制得抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液。
实施例7 胰癌胚抗原POA的检测
（1）使用电化学工作站的三电极体系进行测试，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极，所制备的电化学发光传感器为工作电极，将电化学工作站和化学发光检测仪连接在一起将光电倍增管的高压设置为700 V，循环伏安扫描电位范围为-1.6 V ~ 0 V，扫描速率为0.1 V/s，起始电位为-0.3 V, 脉冲电位为0.5 V，脉冲周期为12 s，脉冲时间为0.3 s；
（2）在10 mL、pH 9.8 ~ 10.8的含5 ~ 35 mmol/L过氧化氢的碳酸盐缓冲溶液中，通过电化学发光系统，采用单阶循环脉冲法检测不同浓度的胰癌胚抗原POA产生的电化学发光信号强度，绘制工作曲线；
（3）将待测样品溶液代替为胰癌胚抗原POA进行检测，测得线性范围为0.01 pg/mL~ 10 ng/mL，检测限为3 fg/mL。
实施例8 微球蛋白β2-MG的检测
（1）使用电化学工作站的三电极体系进行测试，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极，所制备的电化学发光传感器为工作电极，将电化学工作站和化学发光检测仪连接在一起将光电倍增管的高压设置为700 V，循环伏安扫描电位范围为-1.6 V ~ 0 V，扫描速率为0.1 V/s，起始电位为-0.3 V, 脉冲电位为0.5 V，脉冲周期为12 s，脉冲时间为0.3 s；
（2）在10 mL、pH 9.8 ~ 10.8的含5 ~ 35 mmol/L过氧化氢的碳酸盐缓冲溶液中，通过电化学发光系统，采用单阶循环脉冲法检测不同浓度的微球蛋白β2-MG产生的电化学发光信号强度，绘制工作曲线；
（3）将待测样品溶液代替为微球蛋白β2-MG进行检测，测得线性范围为0.01 pg/mL~ 10 ng/mL，检测限为3 fg/mL。
实施例9 游离前列腺特异性抗原free PSA的检测
（1）使用电化学工作站的三电极体系进行测试，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极，所制备的电化学发光传感器为工作电极，将电化学工作站和化学发光检测仪连接在一起将光电倍增管的高压设置为700 V，循环伏安扫描电位范围为-1.6 V ~ 0 V，扫描速率为0.1 V/s，起始电位为-0.3 V, 脉冲电位为0.5 V，脉冲周期为12 s，脉冲时间为0.3 s；
（2）在10 mL、pH 9.8 ~ 10.8的含5 ~ 35 mmol/L过氧化氢的碳酸盐缓冲溶液中，通过电化学发光系统，采用单阶循环脉冲法检测不同浓度的游离前列腺特异性抗原freePSA产生的电化学发光信号强度，绘制工作曲线；
（3）将待测样品溶液代替为游离前列腺特异性抗原free PSA进行检测，测得线性范围为0.01 pg/mL ~ 10 ng/mL，检测限为3 fg/mL。
Claims (3)
1.一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）Au@branched PPy的制备
将0.1 ~ 0.3 mol吡咯单体分散于40 ~ 60 mL、体积比为1:1的水和乙醇混合液中，加入0.05 ~ 0.15 mol/L的FeCl3溶液，搅拌24 h，过滤，用体积比为1:1的水和乙醇混合液洗涤3次，将其置于60 ºC真空干燥箱中干燥48 h，制得黑色固体branched PPy；
将10 ~ 30 mg branched PPy分散到10 mL超纯水中，加入5 ~ 15 mL金溶胶，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心10 ~ 15 min，洗涤3次，将产物Au@branched PPy重新分散到10 mL超纯水中，制得Au@branched PPy溶液；
（2）Luminol/Au@branched PPy的制备
将1 mL、浓度为1 ~ 3 mg/mL的Au@branched PPy溶液与1 mL、浓度为0.5 ~ 1.5 mmol/L的Luminol溶液混合，将得到的混合溶液在室温下振荡24 h，6000 r/min下离心洗涤3次，将产物Luminol/Au@branched PPy重新分散于1 mL超纯水中，制得基底材料Luminol/Au@branched PPy溶液；
（3）抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液的制备
在1 mL、浓度为1 ~ 3 mg/mL的基底材料Luminol-Au@branched PPy溶液中，加入200 ~400 μL、浓度为5 ~ 15 μg/mL的待测抗体Ab溶液，4 ºC下振荡孵化48 h，6000 r/min下离心洗涤5 ~ 15 min，将产物Luminol-Au@branched PPy-Ab分散到1 mL、浓度为40 ~ 60 mg/mL的[BPy]BF4离子溶液中，制得抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液；
（4）基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备
依次用1.0、0.3、0.05 µm的氧化铝粉末对直径为4 mm的玻碳电极进行抛光，用超纯水中清洗干净，氮气吹干；在电极表面滴加6 μL、浓度为1 ~ 3 mg/mL的抗体捕获基底材料Luminol-Au@branched PPy-Ab溶液，4 ºC保存；用3 μL、质量分数为0.5 ~ 1.5%的牛血清白蛋白溶液封闭非特异性活性位点，于4 ºC冰箱中孵化1 ~ 3 h，清洗干净；将6 μL、浓度为0.01 pg/mL ~ 10 ng/mL的一系列不同浓度的肿瘤标志物滴涂至电极表面，室温下孵化1 ~3 h，清洗干净，于4 ºC冰箱中储存备用，制得基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，用于肿瘤标志物的检测，步骤如下：
（1）使用电化学工作站的三电极体系进行测试，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极为对电极，所制备的电致化学发光免疫传感器为工作电极，将电化学工作站和化学发光检测仪连接在一起将光电倍增管的高压设置为700 V，循环伏安扫描电位范围为-1.6 V ~ 0V，扫描速率为0.1 V/s，起始电位为-0.3 V, 脉冲电位为0.5 V，脉冲周期为12 s，脉冲时间为0.3 s；
（2）在10 mL、pH 9.8 ~ 10.8的含5 ~ 35 mmol/L过氧化氢的碳酸盐缓冲溶液中，通过电化学发光系统，采用单阶循环脉冲法检测不同浓度的肿瘤标志物产生的电化学发光信号强度，绘制工作曲线；
（3）将待测实际样品溶液代替肿瘤标志物标准溶液进行检测。
3.如权利要求1所述的一种基于Luminol/Au@branched PPy的电致化学发光免疫传感器的制备方法，其特征在于，所述肿瘤标志物选自下列之一：胰癌胚抗原POA、微球蛋白β2-MG、游离前列腺特异性抗原free PSA、糖链抗原CA15-3、鳞状细胞癌抗原SCCA。
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