CN105758910A - 一种TiO2ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备及其应用 - Google Patents

一种TiO2ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种TiO2ox?GQDs（氧化石墨烯量子点）光电FLS（滑膜纤维细胞）细胞传感器的制备及其应用，属于生物传感检测技术领域。基于TiO2ox?GQDs复合物作为信标物质，可实现对实体组织目标FLS细胞的定性、定量检测，具有设备简单、成本低、易于微型化的优点。

Description

一种TiO2@ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备及其应用
技术领域
本发明涉及一种TiO2@ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备及其应用，该传感器用于的生物组织FLS细胞的检测，属于生物传感检测技术领域。
背景技术
企业参与科技创新，与科技界联手，实现科技成果的转化，共同为国民经济的发展做贡献，已经成为全社会的共识。验证和完善实验室科研成果，并为我国生命科学的深化研究，积聚巨量数据库和大群体样本库，搭建新的技术平台和支撑系统。鉴于此，本专利将利用TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的信号放大作用，利用体系中光致电信号的强度变化来对真实生物FLS细胞经培养后抽提的FLS细胞进行检测，并将所研制的光电生物传感器进一步推广到实际应用中，该方法具有成本低、灵敏度高、特异性好、检测快速等优点，而且制备过程较为简单，大大克服了目前FLS细胞检测方法局限于纯生物领域的弊端，有效拓展了FLS细胞检测方法的范围。
发明内容
本发明的目的之一是对FLS细胞的生物特异亲和性及纳米光电复合材料TiO2@ox-GQDs，制备了一种具备特异性，超灵敏的光电生物传感器；
本发明的目的之二是将该传感器用于实体组织抽提的FLS细胞的检测。
本发明的技术方案如下：
1. 一种TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器的制备步骤
（1）将1.0 cm×2.5 cm的长方形ITO导电玻璃，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
（2）在ITO电极表面上，滴涂5~20 µL TiO2@ox-GQDs纳米复合材料；
TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
（a）TiO2纳米棒的制备
取4~6 g TiCl3溶液、3~5 g NaCl加入到搅拌着的5~15 mL超纯水中，并倒入高压釜中，90~110 ℃下加热10~14 h，自然冷却到25 ℃，用超纯水、无水乙醇各洗涤3~8次，真空干燥制得TiO2纳米棒；
（b）ox-GQDs（氧化石墨烯量子点）的制备
取0.5~1.5 g石墨，加入到80~120 ml、25 ℃下搅拌的浓硫酸中，加入40~46 g NaNO3并冷却到0 ℃，在剧烈搅拌、低于20 ℃时缓慢加入2~4 g KMnO4，并在110~130 ℃下加热10~14 h，自然冷却到25 ℃并加入450~550 ml超纯水，并使用Na2CO3调节pH至中性，将所得溶液放入透析袋透析2~4 d，制得ox-GQDs；
（c）TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
取TiO2、ox-GQDs粉末各1~2 g，混合、研磨，加1~2 ml超纯水溶解，超声8~12 min，-20℃冷冻10~14 h，将冰冻好的固体放在冷冻干燥机中干燥20~36 h，制得TiO2@ox-GQDs纳米复合材料；
（3）继续滴涂10~20 µL、5~50 µg/mL的目标FLS细胞的CD95抗体到工作电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器。
2.目标FLS细胞的检测步骤
（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，铂片电极为辅助电极，所制备的TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器为工作电极，在10 ~ 50 mL、 pH 7~9的PBS，0.1 ~ 0.3 mmol/L的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；
（2）用时间-电流法对目标FLS细胞标准溶液进行检测，输入电压为0.1 V，取样间隔20s，取样时间20 s，运行时间400 s，光源选择600 nm，记录电流变化，绘制工作曲线；
（3）将待测样品代替目标FLS细胞标准溶液，按照工作曲线的绘制方法进行测定。
本发明的成果：
（1）该方法不需经过预处理，电极选择性、灵敏度和重现性较好，电极响应快，测得线性范围10 ~20000 cell/mL，检测限为2 cell/mL。
（2）本发明使用TiO2@ox-GQDs做为光电信标物质，ox-GQDs量子点对TiO2的包覆大大缩短了二者之间的距离，促进了TiO2的光电性能，增强本发明所述传感器的光电性能。
（3）本发明所检测FLS细胞均从实际生物组织中提取，具有一定的实用价值。
具体实施方式：
为进一步说明，结合一下实施例具体说明：
实施例1一种TiO2@ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备
（1）将1.0 cm×2.5 cm的长方形ITO导电玻璃，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
（2）在ITO电极表面上，滴涂5 µL TiO2@ox-GQDs纳米复合材料；
（3）继续滴涂10 µL、5µg/mL的目标FLS细胞的CD95抗体到工作电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器。
实施例2一种TiO2@ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备
（1）将1.0 cm×2.5 cm的长方形ITO导电玻璃，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
（2）在ITO电极表面上，滴涂10 µL TiO2@ox-GQDs纳米复合材料；
（3）继续滴涂15 µL、20 µg/mL的目标FLS细胞的CD95抗体到工作电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器。
实施例3一种TiO2@ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备
（1）将1.0 cm×2.5 cm的长方形ITO导电玻璃，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
（2）在ITO电极表面上，滴涂20 µL TiO2@ox-GQDs纳米复合材料；
（3）继续滴涂20 µL、50 µg/mL的目标FLS细胞的CD95抗体到工作电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器。
实施例4 TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
（a）TiO2纳米棒的制备
取4 g TiCl3溶液、3 g NaCl加入到搅拌着的5 mL超纯水中，并倒入高压釜中， 90 ℃下加热10 h，自然冷却到25 ℃，用超纯水、无水乙醇各洗涤3次，真空干燥制得TiO2纳米棒；
（b）ox-GQDs（氧化石墨烯量子点）的制备
取0.5 g石墨，加入到80 ml 、25 ℃下搅拌的浓硫酸中，加入40 g NaNO3并冷却到0℃，在剧烈搅拌、低于20 ℃时缓慢加入2 g KMnO4，并在110 ℃下加热10 h，自然冷却到25℃并加入450 ml超纯水，并使用Na2CO3调节pH至中性，将所得溶液放入透析袋透析2 d，制得ox-GQDs；
（c）TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
取TiO2、ox-GQDs粉末各1 g，混合、研磨，加1 ml超纯水溶解，超声8 min，-20℃冷冻10h，将冰冻好的固体放在冷冻干燥机中干燥20 h，制得TiO2@ox-GQDs纳米复合材料。
实施例5 TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
（a）TiO2纳米棒的制备
取5 g TiCl3溶液、4 g NaCl加入到搅拌着的10 mL超纯水中，并倒入高压釜中， 100℃下加热12 h，自然冷却到25 ℃，用超纯水、无水乙醇各洗涤5次，真空干燥制得TiO2纳米棒；
（b）ox-GQDs（氧化石墨烯量子点）的制备
取1 g石墨，加入到100 ml 25 ℃下搅拌的浓硫酸中，加入43 g NaNO3并冷却到0 ℃，在剧烈搅拌、低于20 ℃时缓慢加入3 g KMnO4，并在120 ℃下加热12 h，自然冷却到25 ℃并加入500 ml超纯水，并使用Na2CO3调节pH至中性，将所得溶液放入透析袋透析3 d，制得ox-GQDs；
（c）TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
取TiO2、ox-GQDs粉末各1.5 g，混合、研磨，加1.5 ml超纯水溶解，超声10 min，-20℃冷冻12 h，将冰冻好的固体放在冷冻干燥机中干燥24 h，制得TiO2@ox-GQDs纳米复合材料。
实施例6 TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
（a）TiO2纳米棒的制备
取6 g TiCl3溶液、5 g NaCl加入到搅拌着的15 mL超纯水中，并倒入高压釜中， 110℃下加热14 h，自然冷却到25 ℃，用超纯水、无水乙醇各洗涤8次，真空干燥制得TiO2纳米棒；
（b）ox-GQDs（氧化石墨烯量子点）的制备
取1.5 g石墨，加入到120 ml 25 ℃下搅拌的浓硫酸中，加入46 g NaNO3并冷却到0℃，在剧烈搅拌、低于20 ℃时缓慢加入4 g KMnO4，并在130 ℃下加热14 h，自然冷却到25℃并加入550 ml超纯水，并使用Na2CO3调节pH至中性，将所得溶液放入透析袋透析4 d，制得ox-GQDs；
（c）TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
取TiO2、ox-GQDs粉末各2 g，混合、研磨，加2 ml超纯水溶解，超声12 min，-20℃冷冻14h，将冰冻好的固体放在冷冻干燥机中干燥36 h，制得TiO2@ox-GQDs纳米复合材料。
实施例7 FLS细胞的检测
（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，铂片电极为辅助电极，所制备的TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器为工作电极，在10 mL、 pH为7.4的PBS，0.1mmol/L的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；
（2）用时间-电流法对目标FLS细胞标准溶液进行检测，输入电压为0.1 V，取样间隔 20s，取样时间20 s，运行时间400 s，光源选择600 nm，记录电流变化，绘制工作曲线；
（3）将待测样品代替目标FLS细胞标准溶液，按照工作曲线的绘制方法进行测定；
（4）线性范围10 ~20000 cell/mL，检测限为2 cell/mL。

Claims (2)

1.一种TiO2@ox-GQDs纳米光电FLS细胞传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将1.0 cm×2.5 cm的长方形ITO导电玻璃，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
（2）在ITO电极表面上，滴涂5~20 µL TiO2@ox-GQDs纳米复合材料；
所述TiO2@ox-GQDs纳米复合材料，制备步骤如下：
（a）TiO2纳米棒的制备
取4~6 g TiCl3溶液、3~5 g NaCl加入到搅拌着的5~15 mL超纯水中，并倒入高压釜中，90~110 ℃下加热10~14 h，自然冷却到25 ℃，用超纯水、无水乙醇各洗涤3~8次，真空干燥制得TiO2纳米棒；
（b）ox-GQDs（氧化石墨烯量子点）的制备
取0.5~1.5 g石墨，加入到80~120 ml 、25 ℃下搅拌的浓硫酸中，加入40~46 g NaNO3并冷却到0 ℃，在剧烈搅拌、低于20 ℃时缓慢加入2~4 g KMnO4，并在110~130 ℃下加热10~14 h，自然冷却到25 ℃并加入450~550 ml超纯水，并使用Na2CO3调节pH至中性，将所得溶液放入透析袋透析2~4 d，制得ox-GQDs；
（c）TiO2@ox-GQDs纳米复合材料的制备
取TiO2、ox-GQDs粉末各1~2 g，混合、研磨，加1~2 ml超纯水溶解，超声8~12 min，-20℃冷冻10~14 h，将冰冻好的固体放在冷冻干燥机中干燥20~36 h，制得TiO2@ox-GQDs纳米复合材料；
（3）继续滴涂10~20 µL、5~50 µg/mL的目标FLS细胞的CD95抗体到工作电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器。
2.如权利要求1所述的制备方法制备的TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器，用于目标FLS细胞的检测，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，铂片电极为辅助电极，所制备的TiO2@ox-GQDs光电FLS细胞传感器为工作电极，在10 ~ 50 mL、 pH 7~9的PBS，0.1 ~ 0.3 mmol/L的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；
（2）用时间-电流法对目标FLS细胞标准溶液进行检测，输入电压为0.1 V，取样间隔20s，取样时间20 s，运行时间400 s，光源选择600 nm，记录电流变化，绘制工作曲线；
（3）将待测样品代替目标FLS细胞标准溶液，按照工作曲线的绘制方法进行测定。
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