CN106442671B - 一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法 - Google Patents

一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法，属于新型功能纳米复合材料和生物传感器检测技术领域。基于微米花状BiOBr材料比表面积大和性能稳定的特点，在用巯基乙酸修饰BiOBr材料后，通过交替吸附AgNO3和Na2S，在BiOBr材料表面原位生长Ag2S纳米材料，得到了光电化学性能优异的BiOBr/Ag2S复合材料，通过层层自组装方法，将胰岛素抗体、牛血清白蛋白和胰岛素组装到BiOBr/Ag2S复合材料上，利用BiOBr/Ag2S优异的光电活性以及胰岛素抗体和胰岛素之间的特异性结合机理，实现了胰岛素的超灵敏检测，对胰岛素的分析检测具有重要的意义。

Description

一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备 方法
技术领域
本发明涉及一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法，以微米花状BiOBr为载体，以巯基乙酸为连接剂，原位生长Ag2S纳米粒子，得到BiOBr/Ag2S复合材料，制备一种检测胰岛素的光电化学传感器，属于新型功能纳米复合材料和生物传感器检测技术领域。
背景技术
胰岛素是人体中的重要激素，其可以促进人体对葡萄糖有效利用。然而，一些疾病、严重烧伤等情况下，人体可能会出现单位胰岛素功能下降和胰岛β细胞阻碍对胰岛素分泌能力的不良状况。所以，针对这两种情况，及时且准确的检测血清中胰岛素的含量水平，对这一类疾病检测、对人体状况的监测以及对疾病程度的评估都有着重要的意义。
光电化学免疫传感器是一种较为新颖、发展迅速的传感器，它兼具了光化学方法和电化学技术的优势，不仅具有更高的灵敏度和低的背景干扰，而且还有装置简单、检测样品用量少、成本低和操作方便等优点，本发明制备了一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器。
本发明采用水热法制备微米花状的BiOBr材料，以巯基乙酸作为连接剂，通过原位生长的方式在BiOBr材料表面原位生长Ag2S纳米粒子，制备得到BiOBr/Ag2S复合材料，该复合材料具有非常优异的光电化学活性，提高了传感器的灵敏度，扩宽了线性范围，有效地降低了传感器的检出限，实现了对胰岛素的超灵敏分析。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，有效克服了目前胰岛素检测方法的不足。
发明内容
本发明的目的之一是以巯基乙酸为连接剂，在BiOBr结构材料上，原位生长Ag2S纳米材料，得到BiOBr/Ag2S复合材料。
本发明的目的之二是基于BiOBr/Ag2S复合材料为基底，构建了一种无标记，超灵敏的光电化学免疫传感器，实现胰岛素的灵敏检测。
本发明的技术方案如下：
1. 一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
（1）将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min，然后用高纯氮气吹干；将5~15 μL的1~6 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面，自然晾干后，将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中，300~500°C煅烧30~90 min，然后冷却至室温；
（2）取3 μL的0.05~0.2 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上，反应20~40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
（3）取3 μL的0.01~0.1 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面，避光反应30 min后用超纯水冲洗；随后，滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面，室温下反应20~60min，然后超纯水冲洗，自然晾干；
（4）滴加4 μL的0.5~1.5 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面，室温下反应0.5~2 h，超纯水冲洗，自然晾干；
（5）依次滴加4 μL的胰岛素抗体，0.5~3%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面，封闭非特异性结合位点，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干；
（6）滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干。
2. 微米花状BiOBr材料的制备
（1）将1.0~3.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于20~100 mL乙二醇中，加入1.5~3.5g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB，搅拌30~90 min以上，使其能均匀分散在溶液中；
（2）将混合溶液转移到反应釜中，100~200°C下反应4~12 h，将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后，50~80°C下干燥2~24 h，干燥的粉末转移到马弗炉中300~500°C煅烧2~6 h，制得微米花状BiOBr材料。
本发明的有益成果
（1）微米花状BiOBr的使用，为Ag2S纳米粒子的生长提供了较大的比表面积，巯基乙酸的使用，有助于Ag2S的原位生长，从而制备了光电化学活性优异的BiOBr/Ag2S复合材料。
（2）BiOBr/Ag2S复合材料作为检测抗体结合的基底材料，扩展了传感器的线性范围，降低了检测限，实现了超灵敏检测。
实施例1一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
（1）将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min，然后用高纯氮气吹干；将5 μL的1 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面，自然晾干后，将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中，300°C煅烧30 min，然后冷却至室温；
（2）取3 μL的0.05 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上，反应20 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
（3）取3 μL的0.01 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面，避光反应30 min后用超纯水冲洗；随后，滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面，室温下反应20 min，然后超纯水冲洗，自然晾干；
（4）滴加4 μL的0.5 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面，室温下反应0.5 h，超纯水冲洗，自然晾干；
（5）依次滴加4 μL的胰岛素抗体，0.5%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面，封闭非特异性结合位点，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干；
（6）滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干。
实施例2 一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
（1）将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min，然后用高纯氮气吹干；将10 μL的4 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面，自然晾干后，将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中，400°C煅烧60 min，然后冷却至室温；
（2）取3 μL的0.1 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上，反应30 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
（3）取3 μL的0.05 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面，避光反应30 min后用超纯水冲洗；随后，滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面，室温下反应40 min，然后超纯水冲洗，自然晾干；
（4）滴加4 μL的1.0 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面，室温下反应1 h，超纯水冲洗，自然晾干；
（5）依次滴加4 μL的胰岛素抗体，1%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面，封闭非特异性结合位点，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干；
（6）滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干。
实施例3一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法
（1）将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30 min，然后用高纯氮气吹干；将15 μL的6 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面，自然晾干后，将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中，500°C煅烧90 min，然后冷却至室温；
（2）取3 μL的0.2 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上，反应40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
（3）取3 μL的0.1 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面，避光反应30 min后用超纯水冲洗；随后，滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面，室温下反应60 min，然后超纯水冲洗，自然晾干；
（4）滴加4 μL的1.5 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面，室温下反应2 h，超纯水冲洗，自然晾干；
（5）依次滴加4 μL的胰岛素抗体，3%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面，封闭非特异性结合位点，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干；
（6）滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干。
实施例4 微米花状BiOBr材料的制备
（1）将1.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于20 mL乙二醇中，加入1.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB，搅拌30 min以上，使其能均匀分散在溶液中；
（2）将混合溶液转移到反应釜中，100°C下反应4 h，将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后，50°C下干燥24 h，干燥的粉末转移到马弗炉中300°C煅烧2 h，制得微米花状BiOBr材料。
实施例5 微米花状BiOBr材料的制备
（1）将2.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于60 mL乙二醇中，加入2.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB，搅拌60 min以上，使其能均匀分散在溶液中；
（2）将混合溶液转移到反应釜中，150°C下反应8 h，将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后，65°C下干燥12 h，干燥的粉末转移到马弗炉中400°C煅烧4 h，制得微米花状BiOBr材料。
实施例6 微米花状BiOBr材料的制备
（1）将3.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于100 mL乙二醇中，加入3.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB，搅拌90 min以上，使其能均匀分散在溶液中；
（2）将混合溶液转移到反应釜中，200°C下反应12 h，将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后，80°C下干燥2 h，干燥的粉末转移到马弗炉中500°C煅烧6 h，制得微米花状BiOBr材料。

Claims (2)

1.一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将2.5×0.8 cm2的ITO电极依次浸没在50°C的丙酮、水、乙醇和水中分别超声清洗30min，然后用高纯氮气吹干；将5~15 μL的1~6 mg/mL的BiOBr材料悬浮液滴涂到ITO电极表面，自然晾干后，将BiOBr材料修饰的电极置于马弗炉中，300~500°C煅烧30~90 min，然后冷却至室温；
（2 ） 取3 μL的0.05~0.2 mol/L的巯基乙酸溶液滴涂在BiOBr材料修饰的ITO电极上，反应20~40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；
（3）取3 μL的0.01~0.1 mol/L的AgNO3水溶液滴涂到电极表面，避光反应30 min后用超纯水冲洗；随后，滴加3 μL的0.1 mol/L的Na2S溶液在电极表面，室温下反应20~60 min，然后超纯水冲洗，自然晾干；
（4）滴加4 μL的0.5~1.5 mg/mL的多巴胺Tris-HCl溶液至电极表面，室温下反应0.5~2h，超纯水冲洗，自然晾干；
（5）依次滴加4 μL的胰岛素抗体，0.5~3%的牛血清白蛋白BSA溶液于电极表面，封闭非特异性结合位点，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干；
（6）滴加4 μL的0.001~20 ng/mL的一系列不同浓度的胰岛素标准溶液至电极表面，超纯水冲洗，4°C冰箱中晾干。
2.如权利要求1所述的一种基于BiOBr/Ag2S复合材料无标记胰岛素传感器的制备方法，所述的BiOBr材料，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将1.0~3.0 g的Bi(NO3)3·5H2O搅拌溶解于20~100 mL乙二醇中，加入1.5~3.5 g的十六烷基三甲基溴化铵CTAB，搅拌30~90 min以上，使其能均匀分散在溶液中；
（2）将混合溶液转移到反应釜中，100~200°C下反应4~12 h，将所得固体分别用乙醇和超纯水离心洗涤3次后，50~80°C下干燥2~24 h，干燥的粉末转移到马弗炉中300~500°C煅烧2~6 h，制得微米花状BiOBr材料。
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