CN107192704A - 唾液诊断传感器及其制备方法与应用 - Google Patents

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CN107192704A CN201710592600.5A CN201710592600A CN107192704A CN 107192704 A CN107192704 A CN 107192704A CN 201710592600 A CN201710592600 A CN 201710592600A CN 107192704 A CN107192704 A CN 107192704A
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Abstract

本发明公开了一种唾液诊断传感器，其包括金属面以及分散在所述金属面上的复合纳米卷材料；所述复合纳米卷材料是指石墨烯材料卷曲并包裹在其表面生成的金属纳米颗粒。本发明还公开了所述唾液诊断传感器的制备方法及其应用。本发明唾液诊断传感器具有优异的表明增强拉曼散射效应及在唾液中保持良好的稳定性，对唾液中疾病标志物的检测过程简单，费用低，结果可靠，在对大众群体进行胃癌等疾病的早期筛查与诊断中的应用前景广阔。

Description

唾液诊断传感器及其制备方法与应用
技术领域
本发明具体涉及一种唾液诊断传感器及其制备方法与应用，例如其在检测唾液中的胃癌标志物及诊断胃癌中的应用，以利于实现胃癌的早期筛查与诊断，属于唾液诊断和临床检测领域。
背景技术
胃癌是当今最常见的恶性癌症之一，其在中国的发病率和死亡率分别排在所有癌症中的第二位和第三位。目前，对胃癌治疗的最好办法只有早期诊断。统计表明早期胃癌的术后 5 年生存率可达 90％，而晚期胃癌却低于 24%。然而，80%胃癌在早期时症状十分不明显，易被忽略或漏诊。当临床上能够得到确诊时，胃癌往往已经发展到了中晚期，导致患者错过了最佳的治疗时机。然而，传统的胃镜方法受限于胃癌早期临床症状不明显，过程烦琐，给患者带来巨大的心身痛苦，不适合于大规模、长时间跟踪检查。因此，通过检测血液、尿液等体液以及呼气中特定癌症相关标志物早期诊断胃癌症和胃癌精准分型是最有价值和方便的方法。但对于许多主要的癌症，体液中的各基因、蛋白类标志物存在灵敏度和特异性不足的问题。例如，对于胃癌患者体液中最常用的蛋白类标志物cal9-9、ca72-4和癌胚抗原（CEA)对肿瘤的检测率只有15～50%，而对于早期癌症降至大约2～11%。虽然通过非常高频率的检测可以提高诊断的准确率，但会大幅的提高检测成本。因此，建立有效、无创、便捷和经济的早期诊断方法才能成为理想的胃癌筛查方法，最终实现早发现早治疗，最大程度的降低胃癌的致死率。同时，血液和尿液收集不方便，而呼气中的成份浓度很低，都不利于但体液的收集不方便，且前处理过程复杂，难以做过高频率的检测。
近年来，基于唾液中的代谢小分子（Small metabolites）的唾液诊断方法为胃癌早期筛查和诊断研究提供了一个新的“窗口”。首先，唾液能以无创方式进行采集，方便、准确且无任何的伦理和医学风险。其次，唾液中所含有的一些化合物与胃癌有着密切的关联，可作为可靠的胃癌标志物用于反映出早期胃癌和晚期胃癌的差异。最后，这些胃癌标志物种类众多且化学性质稳定，通过检测唾液中的特定癌症标志物的方法特别适合用于监测疾病进展，可以能最大程度消除个体间差异，适合于建立一种通用且可靠的胃癌诊断方法，快速实验现胃癌的早期筛查与诊断。目前，唾液诊断的方法主要包括色谱技术和质谱直接检测方法。这两种方法具备较高的分析检测灵敏度和准确性，但是样品处理耗时费力、环境干扰大，难以排除，重现性不好等不足，对质谱检测器要求很高，会干扰分析结果。此外，由于色谱设备昂贵、笨重，检测周期长、成本大，检测方法难以标准化，限制了其在临床诊断中的应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种唾液诊断传感器及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种唾液诊断传感器，其包括金属面以及分散在所述金属面上的复合纳米卷材料；所述复合纳米卷材料是指在表面原位生长有金属纳米颗粒的石墨烯材料发生卷曲并将金属纳米颗粒包裹形成的纳米卷结构。
在一些实施方案中，所述金属面为金属膜的表面。
在一些实施方案中，所述金属膜覆设在基底上。
本发明实施例还提供了一种唾液诊断传感器的制备方法，其包括：
使包含有氧化石墨烯、金属离子和乙醇的液相反应体系进行超声反应而制得复合纳米卷材料，所述复合纳米卷材料是指在表面原位生长有金属纳米颗粒的石墨烯材料发生卷曲并将金属纳米颗粒包裹形成的纳米卷结构；
将所述复合纳米卷材料的分散液涂覆于金属面上，经干燥处理后，制得所述唾液诊断传感器。
本发明实施例还提供了由前述的任一项方法制备的唾液诊断传感器。
本发明实施例还提供了所述的唾液诊断传感器在检测唾液所含疾病标志物，例如胃癌标志物中的应用。
本发明实施例还提供了一种诊断系统，其包括：
所述的唾液诊断传感器；
以及，拉曼光谱检测设备。
本发明实施例还提供了所述的唾液诊断传感器在制备诊断系统中的应用，所述的诊断系统至少具有检测唾液所含疾病标志物的功能。
在一些实施方案中，所述的应用包括：将唾液样品滴在所述唾液诊断传感器表面，静置吸附，然后通过对唾液可能含有的疾病标志物产生的表面增强拉曼图谱中的特征峰进行主成份分析，从而进行判断唾液所含疾病标志物的类别。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
1、本发明提供的唾液诊断传感器制备过程简单，重复性好，成本低廉，操作简单，并且在检测唾液中标志物时，过程简单，速度快，准确性好。
2、本发明提供的唾液诊断传感器在应用时，拉曼增强效果明显，灵敏度高，可以用于检测唾液中微量的标志物或不同标志物的不同组合，并可以指示不同的疾病的不同状态。
3、本发明提供的唾液诊断传感器可以作为一种新的平台，通过测唾液中对应不同疾病的标志物，从而实现对不同的疾病进行诊断。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一实施案例中一种唾液诊断传感器的构建及应用示意图。
图2a-图2c是本发明一实施例中一种唾液诊断传感器的扫描电镜图。
图2d-图2e是本发明一实施例中一种唾液诊断传感器的原子力显微镜图。
图2f-图2i是本发明一实施例中一种唾液诊断传感器的透射电子显微镜图。
图3a是本发明一实施例中一种唾液诊断传感器的表面层的紫外-可见光吸收谱图。
图3b是本发明一实施例中一种唾液诊断传感器的表面层的X射线谱图。
图4a是本发明一实施例中以萘为拉曼信标分子对一种唾液诊断传感器的拉曼增加效率进行验证的图谱，其中曲线a、b、c分别是传感器表面上萘溶液（浓度为10-4 mol/L）的拉曼光谱、在金膜表面上的固体萘的拉曼光谱和空白传感器的拉曼光谱。
图4b是本发明一实施例中以萘为拉曼信标分子对一种唾液诊断传感器的均一性进行验证的图谱。
图5a是本发明一实施例中以一种唾液诊断传感器检测胃癌标志物的拉曼光谱图。
图5b是对图5a所示拉曼光谱图中的19个特征峰峰面积进行主成分分析的统计图。
具体实施方式
本发明实施例的一个方面提供的一种唾液诊断传感器包括金属面以及分散在所述金属面上的复合纳米卷材料；所述复合纳米卷材料是指石墨烯材料卷曲并包裹在其表面生成的金属纳米颗粒，或者换言之，所述复合纳米卷材料是指在表面原位生长有金属纳米颗粒的石墨烯材料发生卷曲并将金属纳米颗粒包裹形成的纳米卷结构。
在一些实施方案中，所述金属面为金属膜的表面。
进一步的，所述金属膜包括金膜、铜膜或镍膜等，且不限于此。
在一些较佳实施方案中，所述金属膜的厚度为200～1000 nm。
进一步的，所述金属膜可以覆设在基底上。
其中，所述基底的材质包括ITO玻璃、硅片、普通玻璃、金属基底或塑料基底等，且不限于此。
进一步的，所述金属纳米颗粒的材质包括金、银、铜或铂等，且不限于此。
在一些较佳实施方案中，所述金属纳米颗粒的粒径为30 ～60 nm，优选为40～50nm。
在一些较佳实施方案中，所述石墨烯材料包括氧化石墨烯，还原氧化石墨烯（部分还原的氧化石墨烯）或石墨烯（完全还原的氧化石墨烯）等。
进一步的，所述石墨烯材料的厚度为0.4～3.5 nm。
在一些较佳实施方案中，所述复合纳米卷材料的长度为0.14～3 μm，直径为30 ～70 nm。
在一些较佳实施方案中，所述石墨烯材料与金属纳米颗粒的质量比为10：90～50：50。
本发明实施例的另一个方面提供的一种唾液诊断传感器的制备方法包括：
使包含有氧化石墨烯、金属离子和乙醇的液相反应体系进行超声反应而制得复合纳米卷材料，所述复合纳米卷材料是指在表面原位生长有金属纳米颗粒的石墨烯材料发生卷曲并将金属纳米颗粒包裹形成的纳米卷结构；
将所述复合纳米卷材料的分散液涂覆于金属面上，经干燥处理后，制得所述唾液诊断传感器。
进一步的，所述金属离子包括金离子，氯金酸离子，银离子，铜离子，铂离子或氯铂酸离子等，且不限于此。
在一些实施方案中，所述液相反应体系中金属离子的浓度优选为0.1 mol/L～1.5mol/L。
在一些实施方案中，所述液相反应体系中氧化石墨烯的浓度优选为0.1～2.0 mg/mL。
在一些实施方案中，所述液相反应体系还包含水，其中水与乙醇的体积比优选为8：2～2：8。其中通过使用乙醇-水的混合溶液为超声反应介质，超声过程中乙醇可以转变具有还原能力的自由基，使金属离子被还原生成金属纳米颗粒并附着于石墨烯材料表面。
在一些实施方案中，所述超声反应采用的超声功率优选为150～500 W。
在一些实施方案中，所述超声反应采用的超声时间优选为60～300 min。
在前述的实施方案中，若超声反应条件过于剧烈（功率过大）、时间过长，将会使氧化石墨片等石墨烯材料破裂成小片结构，使之无法发生卷曲并将金属纳米颗粒包裹，从而使拉曼增强效率严重降低。
进一步的，所述金属膜包括金膜、铜膜或镍膜等，且不限于此。
在一些较佳实施方案中，所述金属膜的厚度为200～1000 nm。其中，若金属膜厚度太小，则将不利于前述复合纳米卷材料的分散，并产生背景信号干扰，不利于唾液检测应用。
进一步的，所述金属膜可以覆设在基底上。其中，金属膜可以通过物理、化学沉积方式直接在基底表面形成，亦可以是将成型的金属膜转移并固定到基底上而形成。
其中，所述基底的材质包括ITO玻璃、硅片、普通玻璃、金属基底或塑料基底等，且不限于此。
本发明实施例的另一个方面提供了由前述的任一种方法制备的唾液诊断传感器。
本发明实施例提供的前述唾液诊断传感器选用石墨烯材料作为吸附层吸附唾液中的标志物，然后利用表面增强拉曼散射技术的高灵敏度对吸附的标志物进行检测。其中，石墨烯材料一方面可以作为一种优良载体并选择性吸附固定多种物质，另一方面其可以作用表面增强拉曼散射应用的一个重要平台。尤其是，石墨烯材料还在前述复合纳米卷材料的制备过程中为金、铂、银纳米颗粒等提供生长位点和稳定剂，使这些纳米颗粒的粒径均一、密集且均匀分散在石墨烯材料表面，并且使石墨烯材料在自身发生卷曲时将这些纳米颗粒包裹，利于由前述复合纳米卷材料构建的唾液诊断传感器在液体中保持稳定，并且明显降低表面增强拉曼散射效率。
采用本发明提供的前述方法制备的唾液诊断传感器有拉曼增强效率高，在液体样品中稳定，又有足够的重复性等特点。例如，采用本发明提供的前述制备工艺，不同批次制备的唾液诊断传感器检测同一样品时，结果的相对标准偏差在6.35%以下。
更具体的讲，本发明前述实施方案中利用超声还原方法制备得到石墨烯材料卷曲包裹金属纳米颗粒的复合纳米卷材料，并将这种复合纳米卷材料的分散液滴涂在覆有金属膜的基底的金属膜面上制备得到唾液诊断传感器。该唾液诊断传感器中的石墨烯材料不仅包裹金属纳米颗粒以提高稳定性及提供良好的检测灵敏度，又作为吸附层选择性吸附富集唾液中的疾病标志物，例如胃癌标志物。这种唾液诊断传感器具有优异的表明增强拉曼散射效应及在唾液中保持良好的稳定性，对唾液中疾病标志物（如胃癌标志物）的检测过程简单，费用低，结果可靠，应用前景广阔。
本发明实施例的另一个方面提供了所述的唾液诊断传感器在检测唾液所含疾病标志物中的应用。其中，所述的疾病标志物可以是各类癌症的标志物，例如胃癌标志物等，但不限于此、
本发明实施例的另一个方面提供了一种诊断系统，其包括：所述的唾液诊断传感器；以及，拉曼光谱检测设备。
进一步的，所述的诊断系统至少具有检测唾液所含疾病标志物的功能。
进一步的，所述的应用可以包括：将唾液样品滴在所述唾液诊断传感器表面，静置吸附，然后通过对唾液可能含有的疾病标志物产生的表面增强拉曼图谱中的特征峰进行主成份分析，从而进行判断唾液所含疾病标志物的类别。
本发明实施例的另一方面还提供了一种应用所述唾液诊断传感器检测疾病标志物的方法，其可以包括：将唾液样品滴在唾液诊断传感器表面，静置吸附，然后通过对唾液中标志物产生的表面增强拉曼图谱中的特征峰进行主成份分析，观察其落在区域，从而，从而判断唾液中含有标志物的类别，进而可以判断疾病的种类、状态等。
在一些实施方案中，前述静置吸附的温度条件优选为25～37℃、时间优选为1～20min。
其中，所述疾病标志物包括胃癌标志物等。
在一些实施方案中，在前述的静置吸附完成后可以直接用拉曼光谱仪对唾液诊断传感器表面进行检测，最后对标志物产生的拉曼图谱中的特征峰进行主成份分析（PCA），并用于疾病，例如癌症的诊断。
在应用本发明的唾液诊断传感器检测疾病标志物时，不仅操作简单、费用低廉，并且过程迅速，检测限低，准确性好，可以在很短时间内实现高通量的检测，而不会如传统的气相色谱方法、气相色谱-质谱（GC-MS）方法那样需要进行烦琐复杂的前处理过程，也不需要昂贵的专用仪器等。
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1 参阅图1示出了本实施例中一种唾液诊断传感器的构建及应用示意图，如下予以具体说明。
1、一种唾液诊断传感器的制备方法包括：
1）将包含有氧化石墨烯、氯金酸离子和乙醇的混合液共15mL在超声环境中制备得到石墨烯卷曲包裹金属纳米颗粒的复合纳米卷材料。在前述混合液中，氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL，氯金酸离子浓度为0.5 mmol/L，水与乙醇的体积比例为8：7。超声功率300W，超声反应时间为90min。
2）将制备的复合纳米卷材料的分散液滴涂在清洗干净并溅射有厚度约300 nm的金膜的玻璃上，干燥，即得所述唾液诊断传感器，成品率约为85%。所述唾液诊断传感器的微观结构形貌如图2a-图2i所示。
进一步的，在前述制备过程中所测得的氧化石墨烯（GO）、唾液诊断传感器的表面层的X射线谱、紫外-可见光吸收谱可参阅图3a-图3b。更为具体的，图3a中曲线 a 为在没有GO 的条件下通过超声还原方法合成的 AuNPs（金纳米颗粒）反应液的 UV-Vis光谱图，曲线b、c 、 d 是超声时间分别为 0.5h，1h和2 h 所得到的石墨烯包裹金纳米颗粒的复合纳米卷材料（A/GO NSs）反应液的 UV-Vis光谱图。图3b中曲线a和b分别为GO 与制备的 A/GONSs 的 XPS 谱图，说明氧化石墨烯已成功地被还原成石墨烯，而且有金纳米颗粒固定在石墨烯的表面。
2、以萘（NT）为拉曼信标分子对所述唾液诊断传感器的拉曼增加效率及均一性进行验证，其结果请参阅图4a-图4b。具体而言，在图4a中，a曲线为使用所述唾液诊断传感器检测10-4M的NT得到的拉曼谱图；b曲线为固体NT在金膜上测得的拉曼谱图；c曲线为唾液诊断传感器的空白拉曼谱图；通过图4a可知，所述唾液诊断传感器具有良好的拉曼增强效果，完全有能力检测出唾液中的标志物分子。图4b为基于萘的SERS 光谱中759cm-1处峰强得到的拉曼成像结果。
3、应用所述唾液诊断传感器进行胃癌诊断
在应用于胃癌诊断时，首先由确定的从早期胃癌，晚期胃癌和健康人的唾液进行检测，检测过程如下：
在每一唾液诊断传感器表面滴下2µL的唾液样品，室温下静置吸附2min，之后直接利用HORIBA LabRAM HR Evolution分光光度计进行检测，条件为激光器波长为785nm，10%的激光功率，积分时间为1秒，循环次数为1次。
之后，从得到的拉曼光谱中寻找到19个与唾液中胃癌标志物相关的峰（如图5a所示），19个峰与胃癌标志物直接相关，并可用于区别胃癌标志物组合。
在对220例验证样品中进行验证时，选择谱图里的19个与胃癌标志物相关的拉曼峰，取其峰面积进行PCA，结果如图5 b所示，得到三个不同的区域。可以看到，健康人、早期胃癌患者和晚期胃癌患者所在的区域能明显区分开。这说明应用所述的唾液诊断传感器，能有效的检测出早期胃癌和晚期胃癌，且在对220例验证样品中进行验证时的准确率高大于90%，可适用于针对大众群体的胃癌早期筛查和诊断。
另外，经实验验证发现，利用本实施例方法制得的不同批次的唾液诊断传感器检测同一样品时，结果的相对标准偏差为6.35%。
另外，经实验证明，同样检测20个样品，用GC-MS与固相微萃取时，至少需要一周的时间，而用本实施例的方法，只需要不超过3-12小时，准确性亦在90%以上。
实施例2
1、一种唾液诊断传感器的制备方法包括：
1）将包含有氧化石墨烯、氯金酸离子和乙醇的混合液共15mL在超声环境中制备得到石墨烯卷曲包裹金属纳米颗粒的复合纳米卷材料。前述混合液中，氧化石墨烯的浓度为0.2mg/mL，氯铂酸离子浓度为0.8 mmol/L，水与乙醇的体积比例为10：5。超声功率200W，超声反应时间为60min。
2）将制备的复合纳米卷材料的分散液滴涂在清洗干净并溅射有厚度约200 nm金膜的硅片上，干燥，即得所述唾液诊断传感器。成品率约为75%。
2、应用所述唾液诊断传感器进行胃癌诊断
在所述唾液诊断传感器表面滴下4µL的唾液样品，室温下静置吸附4min，完成后直接利用HORIBA LabRAM HR Evolution分光光度计进行检测，条件为激光器波长为785nm，10%的激光功率，积分时间为3秒，循环次数为2次。在得到的拉曼谱图里对19个拉曼峰进行分析，再进行PCA分析，PCA结果中可以明显区分出健康对照组，早期胃癌组和晚期胃癌组。准确率高大于75%。不同批次的唾液诊断传感器检测同一样品时，结果的相对标准偏差为8.98%。
实施例3
1、一种唾液诊断传感器的制备方法包括：
1）将包含有氧化石墨烯、金离子和乙醇的混合液共15mL在超声环境中制备得到石墨烯包裹金纳米颗粒的复合纳米卷材料。在前述混合液中，氧化石墨烯的浓度为0.2 mg/mL，金离子浓度为0.3毫mol/L，水与乙醇的比例为5：10。超声功率400W，超声反应时间为150min。
2）将制备的复合纳米卷材料的分散液滴涂在清洗干净并溅射有厚度约500nm铜膜的铜片上，干燥，即得所述唾液诊断传感器。成品率约为64%。
2、应用所述唾液诊断传感器进行胃癌诊断
在所述唾液诊断传感器表面滴下4µL的唾液样品，室温下静置吸附4min。完成后直接利用HORIBA LabRAM HR Evolution分光光度计进行检测，条件为激光器波长为785nm，10%的激光功率，积分时间为2秒，循环次数为1次。在得到的谱图里对19个拉曼峰进行分析，再进行PCA分析，PCA结果中可以明显区分出健康对照组，早期胃癌组和晚期胃癌组。准确率高大于65%。不同批次的唾液诊断传感器检测同一样品时，结果的相对标准偏差为10.54%。
另外需说明的是，经本案发明人的大量实验证明，本发明在下述工艺条件下均可制备得到拉曼增强效果显著的唾液诊断传感器：
1、氧化石墨烯的浓度为0.1～2.0 mg/mL。
2、水与乙醇的比例为8：2～2：8。
3、金离子的浓度为0.1 mol/L至1.5 mol/L。
4、超声环境中超声功率为150～400 W。
5、超声环境中超声时间为60～300 min。
6、金属膜的厚度为200～1000纳米。
7、金属膜包括金膜、铜膜或镍膜。
8、基底包括ITO玻璃、硅片、普通玻璃、金属基底或塑料基底。
换言之，本发明的技术方案在上述条件范围内容均可实现，但由于篇幅限制，仅给出上述实施例予以说明。
对比例1
本对比例中唾液诊断传感器的制备方法与实施例1相近，区别之处在于：混合液中氧化石墨烯的浓度为0.05 mg/mL。若氧化石墨烯浓度过大，而形成的纳米卷结构直径过大，包裹在金纳米颗粒外的氧化石墨烯厚度过高，不利于拉曼信号的检测。
实验结果表明，该对比例制备得到的石墨烯包裹金纳米颗粒的复合纳米卷材料稳定性差，生成的金颗粒少且易发生团聚，导致传感器的成品率低于40%，且拉曼增强效果降低60%。
对比例2
本对比例中唾液诊断传感器的制备方法与实施例1相近，区别之处在于：混合液中水与乙醇的比例为10：0或0：10。
实验结果表明，超声反应后，并无金纳米颗粒成生，不具有拉曼增强效果，无法应用于唾液检测。
对比例3
本对比例中唾液诊断传感器的制备方法与实施例1相近，区别之处在于：混合液中氯金离子的浓度为5mol/L。若氯金酸离子浓度过小，而生成的金纳米颗粒数量不足，石墨烯材料与金颗粒的质量高于50%，不利于拉曼信号的检测。
实验结果表明，超声反应产生大量的金纳米颗粒，颗粒明显变大，并发生严重的团聚沉降，拉曼增强效率降低，得到的拉曼光谱峰弱，不利于分析判断。
对比例4
本对比例中唾液诊断传感器的制备方法与实施例1相近，区别之处在于：超声环境中超声功率为500 W，超声时间为400 min。若功率过小或时间过短，使而生成的金纳米颗粒数量不足，石墨烯材料与金颗粒的质量高于50%，不利于拉曼信号的检测。
实验结果表明，超声反应条件过于剧烈，时间长，使氧化石墨片破裂成小片结构，无法发生卷曲并将金纳米颗粒包裹，拉曼增强效率降低，得到的拉曼光谱峰弱，不利于分析判断。
对比例5
本对比例中唾液诊断传感器的制备方法与实施例1相近，区别之处在于：金属膜的厚度为50nm。若金属膜太厚，制备成本过大，而且表面容易产生不平整现象。
实验结果表明，太薄的金膜容易产生破裂，不利于石墨烯包裹金纳米颗粒的纳米卷材料的分散，并产生背景信号干扰，不利于唾液检测应用。
对比例6
本对比例中唾液诊断传感器的制备方法与实施例1相近，区别之处在于：以甲醇乙二醇、丙三醇等代替了乙醇。
实验结果表明，当使用这两种醇代替乙醇时，超声反应后生成的金纳米颗粒数量明显减少，并且氧化石墨烯材料很难发生卷曲，这都非常不利于传感器的液体中保持稳定，并且明显降低了表面增强拉曼散射效率。
对比例7
本对比例中唾液诊断传感器的制备方法与实施例1相近，区别之处在于：将氧化石墨烯滴涂于金膜基底上形成氧化石墨烯膜后，在膜表面滴上分散好的金纳米颗粒分散液，并自然干燥。
实验结果表明，所得到的传感器很难在液体中保持稳定，氧化石墨烯膜容易破解并重新分散进入液相中，无法产生拉曼信号。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (14)

1.一种唾液诊断传感器，其特征在于包括金属面以及分散在所述金属面上的复合纳米卷材料；所述复合纳米卷材料是指在表面原位生长有金属纳米颗粒的石墨烯材料发生卷曲并将金属纳米颗粒包裹形成的纳米卷结构。
2.根据权利要求1所述的唾液诊断传感器，其特征在于：所述金属面为金属膜的表面；优选的，所述金属膜包括金膜、铜膜或镍膜；优选的，所述金属膜的厚度为200～1000 nm；优选的，所述金属膜覆设在基底上；优选的，所述基底的材质包括ITO玻璃、硅片、普通玻璃、金属基底或塑料基底。
3.根据权利要求1所述的唾液诊断传感器，其特征在于：所述金属纳米颗粒的材质包括金、银、铜或铂；优选的，所述金属纳米颗粒的粒径为30～60 nm，优选为40～50 nm；和/或，所述石墨烯材料包括氧化石墨烯，还原氧化石墨烯或石墨烯；优选的，所述复合纳米卷材料的长度为0.14～3 μm，直径为30～70 nm；优选的，所述石墨烯材料的厚度为0.4～3.5 nm；优选的，所述石墨烯材料与金属纳米颗粒的质量比为10：90～50：50。
4.一种唾液诊断传感器的制备方法，其特征在于包括：
使包含有氧化石墨烯、金属离子和乙醇的液相反应体系进行超声反应而制得复合纳米卷材料，所述复合纳米卷材料是指在表面原位生长有金属纳米颗粒的石墨烯材料发生卷曲并将金属纳米颗粒包裹形成的纳米卷结构；
将所述复合纳米卷材料的分散液涂覆于金属面上，经干燥处理后，制得所述唾液诊断传感器。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述金属离子包括金离子，氯金酸离子，银离子，铜离子，铂离子或氯铂酸离子；优选的，所述液相反应体系中金属离子的浓度为0.1 mol/L～1.5 mol/L。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述液相反应体系中氧化石墨烯的浓度为0.1～2.0 mg/mL。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述液相反应体系还包含水，其中水与乙醇的体积比为8：2～2：8。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述超声反应采用的超声功率为150～500 W；和/或，所述超声反应采用的超声时间为60～300 min。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述金属面为金属膜的表面；优选的，所述金属膜包括金膜、铜膜或镍膜；优选的，所述金属膜的厚度为200～1000 nm；优选的，所述金属膜覆设在基底上；优选的，所述基底的材质包括ITO玻璃、硅片、普通玻璃、金属基底或塑料基底。
10.由权利要求4-9中任一项所述方法制备的唾液诊断传感器。
11.如权利要求1、2、3或9所述的唾液诊断传感器在检测唾液所含疾病标志物中的应用。
12.一种诊断系统，其特征在于包括：
权利要求1、2、3或9所述的唾液诊断传感器；
以及，拉曼光谱检测设备。
13.如权利要求1、2、3或9所述的唾液诊断传感器在制备诊断系统中的应用，所述的诊断系统至少具有检测唾液所含疾病标志物的功能。
14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于包括：将唾液样品滴在所述唾液诊断传感器表面，静置吸附，然后通过对唾液可能含有的疾病标志物产生的表面增强拉曼图谱中的特征峰进行主成份分析，从而进行判断唾液所含疾病标志物的类别；优选地，所述静置吸附的温度条件为25～37℃、时间为1～20min；优选地，所述疾病标志物包括胃癌标志物。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107703118A (zh) * 2017-11-14 2018-02-16 苏州纳葛诺斯生物科技有限公司 唾液诊断传感器、制备方法及其在检测丙型肝炎中的应用
CN109490276A (zh) * 2018-10-11 2019-03-19 上海交通大学 一种拉曼传感器及其制备方法
CN109580584A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 苏州纳葛诺斯生物科技有限公司 唾液诊断传感器的制备方法及唾液诊断传感器的应用
CN110045035A (zh) * 2019-04-30 2019-07-23 上海交通大学 唾液中的胃癌voc标志物及其在制备胃癌诊断试剂中的应用
IT201900007214A1 (it) * 2019-05-24 2020-11-24 I R C C S Centro Neurolesi Bonino Pulejo Metodo di diagnosi per la malattia celiaca

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105606585A (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 上海交通大学 一种呼气传感器及其制备方法与应用
CN105948031A (zh) * 2016-07-04 2016-09-21 西北有色金属研究院 一种石墨烯纳米卷的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105606585A (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 上海交通大学 一种呼气传感器及其制备方法与应用
CN105948031A (zh) * 2016-07-04 2016-09-21 西北有色金属研究院 一种石墨烯纳米卷的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIN WANG 等: "Scrolling up graphene oxide nanosheets assisted by self-assembled monolayers of alkanethiols", 《NANOSCALE》 *
XIANSONG WANG 等: "Rolling up graphene oxide sheets into micro/nanoscrolls by nanoparticle aggregation", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 *
李晓舟 等: "唾液表面增强拉曼光谱用于肺癌的诊断", 《光谱学与光谱分析》 *
王艳 等: "基于表面增强拉曼光谱检测技术的肺癌早期诊断研究", 《光散射学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107703118A (zh) * 2017-11-14 2018-02-16 苏州纳葛诺斯生物科技有限公司 唾液诊断传感器、制备方法及其在检测丙型肝炎中的应用
CN109490276A (zh) * 2018-10-11 2019-03-19 上海交通大学 一种拉曼传感器及其制备方法
CN109490276B (zh) * 2018-10-11 2022-04-01 上海交通大学 一种拉曼传感器及其制备方法
CN109580584A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 苏州纳葛诺斯生物科技有限公司 唾液诊断传感器的制备方法及唾液诊断传感器的应用
CN110045035A (zh) * 2019-04-30 2019-07-23 上海交通大学 唾液中的胃癌voc标志物及其在制备胃癌诊断试剂中的应用
US11692978B2 (en) 2019-04-30 2023-07-04 Shanghai Jiao Tong University VOC markers in saliva for diagnosis of gastric cancer and gastric cancer diagnostic method using same
IT201900007214A1 (it) * 2019-05-24 2020-11-24 I R C C S Centro Neurolesi Bonino Pulejo Metodo di diagnosi per la malattia celiaca
WO2020240399A1 (en) * 2019-05-24 2020-12-03 Irccs Centro Neurolesi "Bonino- Pulejo" Celiac disease diagnosis method

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