CN108508072A - 一种电化学传感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电化学传感器的制备方法。本发明采用静电纺丝的纳米金(铂)、磁性纳米粒子等改性电极，并构建电化学传感器。本发明PSA智能检测系统长时间追踪筛查对象PSA水平，帮助医生更精确地评估该筛查对象患前列腺癌的风险，以避免假阳性的检测结果，避免过度治疗甚至错误治疗。本发明具有敏感、特异、选择性高的特点，在医学临床诊断领域具有重要应用前景。
Description
本申请是申请号为2015106630080，申请日为2015年10月14日，发明创造名称为“一种PSA智能检测系统及其传感器制备方法”的专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种前列腺特异抗原的检测系统，尤其涉及一种PSA智能检测系统及其传感器制备方法，属于生物检测领域。
背景技术
前列腺特异抗原(prostatespecificantigen，PSA)是与前列腺癌相关的一种抗原，属糖蛋白类物质，是公认的诊断前列腺癌的较好的肿瘤标志物。
现有技术评估前列腺癌风险的标准方法是，检测血液中的前列腺特异性抗原(PSA)的水平。
但有临床数据证明，PSA前列腺癌筛查方法并不能减少被筛查人群的前列腺癌相关死亡率，反而造成过多的不必要的治疗。造成这一问题的原因在于基于PSA水平的筛查方法虽具有较高的灵敏度，但其特异性却不佳，因此当筛查对象从高危人群拓展到一般人群时会导致较多的假阳性，从而产生过度治疗甚至错误治疗。因此，长时间追踪一名患者PSA水平能够帮助医生更精确地评估该患者患前列腺癌的风险。
现有技术中有许多检测PSA水平的方法，但未实现高选择性的同时并且构建长期监测系统。
中国专利CN101070345B公开了一种检测前列腺特异性抗原(PSA)的方法，利用了该专利发明的抗前列腺特异抗原的单克隆抗体，即利用PSA包袱检测基质以竞争ELISA法检测PSA，另一种方法是利用抗前列腺特异抗原的单克隆抗体的双抗体夹心法ELISA检测PSA，单克隆抗体的PSA检测范围达0～2048ng/mL，该发明涉及到生物单克隆抗体，检测方法中对抗体的特异性要求非常高，否则会出现大量假阳性的结果，另外对生物抗体保藏要求高，如保存不当，在实际操作中会造成极大的误差。
中国专利CN101324576A公开了一种检测前列腺特异性抗原(PSA)的试剂盒，是以前列腺特异性抗原PSA与G型免疫球蛋白功能区(IgGFc)融合蛋白作为标准品，克服了现有技术中难以重组表达以及纯化与天然PSA接近的重组PSA的技术缺陷，大大降低了PSA检测试剂盒的制造成本。但没有对检测的精确性、抗干扰等方面作出改进。
中国专利CN104374908A公开了一种检测前列腺特异性抗原(PSA)的生物传感器，利用银离子取代羟基磷灰石中钙制备了一种免疫传感器，并应用于快速检测PSA，将PSA的检测转化为银离子的检测，实现了较高的灵敏度。但该发明未提及系统追踪检测。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明制备一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能检测系统。
所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线通讯模块，智能分析模块。
所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。
所述电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者患前列腺癌的风险。
所述电化学传感器的制备方法，如下：
(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳米金有机悬浊液从5～15个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极之间的距离为5-10cm，纺丝电压35-80kV，静电纺丝时间为3～15min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极。
其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为0.5～2％，优选0.8～1.8％，进一步优选为1％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比10～30wt％，优选为15～25wt％，进一步优选为20wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:10～1:30，优选为1:15～1:25，进一步优选为1:20。
(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水(NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以5000～8000r/min的速度搅拌，温度保持在90～95℃，反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在60～75℃条件下真空干燥15～20h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。
所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:150～1:200，优选1:160～1:190，进一步优选为1:180。
(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器中放置10～48h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加8～15μL浓度0.001～10ng/mL的前列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。
(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。
在本发明的一个实施例中，纳米金可被纳米铂取代。
技术效果：
(1)本发明PSA智能检测系统通过长时间追踪筛查对象PSA水平，帮助医生更精确地评估该筛查对象患前列腺癌的风险，以避免假阳性的检测结果，避免过度治疗甚至错误治疗。
(2)通过静电纺丝方式附着在电极上的金属纳米粒子具有较好的导电性，其能够结合前列腺特异性抗原(PSA)，大大提高了传感器的选择性。
(3)磁性纳米粒子对分析质进行分离和预富集，可以放大检测信号，从而提高免疫传感器的灵敏度。
(4)本发明制备的电化学免疫传感器用于前列腺特异性抗原PSA的检测，响应时间短，检测限低，线性范围宽，可以实现简单、快速、高灵敏和特异性检测。
本发明具有敏感、特异、选择性高的特点，在医学临床诊断领域具有重要应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。
实施例1
一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：
(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳米金有机悬浊液从5个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极之间的距离为5cm，纺丝电压35kV，静电纺丝时间为3min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极。
其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为0.5％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比10wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:10。
(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水(NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以5000r/min的速度搅拌，温度保持在95℃，反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在60℃条件下真空干燥20h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。
所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:150。
(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器中放置10h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加8μL浓度0.001ng/mL的前列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。
(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。
以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能检测系统。
所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线通讯模块，智能分析模块。
所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。
电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者患前列腺癌的风险。
实施例2
一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能检测系统。
所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线通讯模块，智能分析模块。
所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。
电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者患前列腺癌的风险。
所述电化学传感器的制备方法，步骤如下：
(1)静电纺丝：用纳米铂悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米铂有机悬浊液；将所述纳米铂有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳米铂有机悬浊液从8个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极之间的距离为6cm，纺丝电压45kV，静电纺丝时间为5min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极。
其中，所述纳米铂悬浊液的质量百分数为0.8％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比15wt％，纳米铂悬浮液与PLA的质量比为1:15。
(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水(NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以6000r/min的速度搅拌，温度保持在91℃，反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在62℃条件下真空干燥19h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。
所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:160。
(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器中放置18h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加10μL浓度0.01ng/mL的前列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。
(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。
实施例3
一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：
(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳米金有机悬浊液从10个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极之间的距离为7cm，纺丝电压60kV，静电纺丝时间为8min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极。
其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为1％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比为20wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:20。
(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水(NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以7000r/min的速度搅拌，温度保持在92℃，反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在65℃条件下真空干燥18h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。
所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:180。
(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器中放置24h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加12μL浓度0.5ng/mL的前列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。
(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。
以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能检测系统。
所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线通讯模块，智能分析模块。
所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。
电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者患前列腺癌的风险。
实施例4
一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：
(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳米金有机悬浊液从12个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极之间的距离为9cm，纺丝电压70kV，静电纺丝时间为10min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极。
其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为1.8％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比25wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:25。
(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水(NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以7500r/min的速度搅拌，温度保持在94℃，反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在70℃条件下真空干燥16h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。
所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:190。
(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器中放置36h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加13μL浓度1ng/mL的前列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。
(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。
以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能检测系统。
所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线通讯模块，智能分析模块。
所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。
电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者患前列腺癌的风险。
实施例5
一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：
(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳米金有机悬浊液从15个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极之间的距离为10cm，纺丝电压80kV，静电纺丝时间为15min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极。
其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为2％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比30wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:30。
(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水(NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以8000r/min的速度搅拌，温度保持在95℃，反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在75℃条件下真空干燥15h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。
所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:200。
(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器中放置48h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加15μL浓度10ng/mL的前列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。
(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。
以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能检测系统。
所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线通讯模块，智能分析模块。
所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。
电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者患前列腺癌的风险。
Claims (7)
1.一种电化学传感器的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极；
(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水(NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以5000～8000r/min的速度搅拌，温度保持在90～95℃，反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在60～75℃条件下真空干燥15～20h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液；
(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器中放置10～48h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加8～15μL浓度0.001～10ng/mL的前列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(3)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极；
(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。
2.根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)，所述纳米金有机悬浊液从5～15个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极之间的距离为5-10cm，纺丝电压35-80kV，静电纺丝时间为3～15min。
3.根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述纳米金悬浊液的质量百分数为0.5～2％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比10～30wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:10～1:30。
4.根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:150～1:200。
5.根据权利要求3所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述纳米金悬浊液的质量百分数为0.8～1.8％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比15～25wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:15～1:25；
步骤(2)所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:160～1:190。
6.根据权利要求5所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述纳米金悬浊液的质量百分数为1％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比为20wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:20；
步骤(2)所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:180。
7.根据权利要求1～6任一项所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：所述纳米金被纳米铂取代。
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