CN108519366A - 利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法 - Google Patents
利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108519366A CN108519366A CN201810316837.5A CN201810316837A CN108519366A CN 108519366 A CN108519366 A CN 108519366A CN 201810316837 A CN201810316837 A CN 201810316837A CN 108519366 A CN108519366 A CN 108519366A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- peptide
- graphene
- compound substrate
- detection
- substrate detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明涉及一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,基于石墨烯的复合衬底包括基底、位于基底表面的金属纳米阵列结构以及位于金属纳米阵列结构表面的石墨烯,包括以下步骤:将肽的背景溶液与金属纳米阵列结构表面的石墨烯接触,然后挥发掉背景溶液中的水;对上述处理过的复合衬底进行拉曼光谱检测,根据拉曼光谱谱图对所述肽进行定性或半定量检测。本发明方法快速简捷、成本低、特异性和灵敏度高,无需结合标记物。
Description
技术领域
本发明涉及生物分子检测技术领域,尤其涉及一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法。
背景技术
肽是蛋白质水解的中间产物,是α-氨基酸以肽键连接在一起而形成的化合物。通常由10~100氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫多肽,也有文献把由2~10个氨基酸组成的肽称为寡肽(小分子肽),10~50个氨基酸组成的肽称为多肽,由50个以上的氨基酸组成的肽就称为蛋白质。人体内肽的种类繁多,广泛存在于自然界中,并对人体有着重要的生理作用,在免疫功能、信息传导、细胞分泌、前体信号、疾病发生及治疗等方面均有很大的研究应用价值。
在对肽的研究过程中,必然会涉及肽的检测。目前,检测肽的主要手段为高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)、质谱(MS)及其联用技术,这些技术检测灵敏度高,但需要复杂精密仪器,成本高,制样过程复杂,需要对样本进行复杂的前处理,操作技术要求高,无法满足简单、快速的检测肽。
专利US62444913公开了一种基于拉曼表面增强光谱检测细菌的装置和方法,US62364053公开了一种基于拉曼表面增强光谱检测循环肿瘤细胞的装置和方法,US62470065公开了一种利用可扩展细胞培养基质培养细胞的装置和方法,US 62477117公开了一种用于无标签检测和识别细胞的装置和方法,US 62619610公开了一种基于细胞和体液的分子生物标志物的方法和系统。以上这些方法均不涉及肽的快速简捷的检测方法。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,该方法快速简捷、成本低、特异性和灵敏度高,并且无需结合标记物。
本发明提供了一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,基于石墨烯的复合衬底包括基底、位于基底表面的金属纳米阵列结构以及位于金属纳米阵列结构表面的石墨烯,包括以下步骤:
(1)将肽的背景溶液与金属纳米阵列结构表面的石墨烯接触,然后挥发掉背景溶液中的水;
(2)对经步骤(1)处理过的复合衬底进行拉曼光谱检测,根据拉曼光谱谱图对肽进行定性或半定量检测。
进一步地,在步骤(1)中,背景溶液为水溶液,肽在水溶液中的浓度至少为10- 11mol/L。
进一步地,水溶液使用灭菌蒸馏水作为溶剂。
进一步地,在步骤(1)中,背景溶液为模拟体液,肽在模拟体液中的浓度至少为10-11mol/L。
进一步地,在步骤(1)中,背景溶液为牛血清,肽在牛血清中的浓度至少为10- 11mol/L。
进一步地,在步骤(1)中,背景溶液为牛血浆,肽在牛血浆中的浓度至少为10-8mol/L。
进一步地,在步骤(1)中,肽为神经肽、神经降压素多肽、降钙素基因相关肽、P物质和脑啡肽中的一种或几种。
进一步地,在步骤(1)中,肽的分子量为10000Da以下。
进一步地,在步骤(1)中,将肽的背景溶液滴加到复合衬底表面,以使其与石墨烯接触。
进一步地,在步骤(1)中,在室温(10-30℃)下晾干复合衬底,使得背景溶液中的水挥发干。
进一步地,在步骤(2)中,拉曼光谱检测的激光波长为633nm,激光功率为6-8mW,扫描时间1-5s,扫描次数1-5次,关闭电磁增益,50μm狭缝。
进一步地,在步骤(2)中,拉曼光谱检测的范围为600cm-1~3500cm-1。
本发明利用二维材料-石墨烯制备SERS复合衬底,涉及SERS检测技术,在金属纳米阵列结构表面,在激发区域内,由于待测样品(肽)表面或近表面的电磁场的增强导致石墨烯表面吸附的待测样品分子的拉曼散射信号大大增强,从而定性的研究物质分子结构或半定量的研究物质的其他性质。石墨烯具有较好的亲生物活性有利于肽与复合衬底结合,并且石墨烯可以进一步增强待测样本的拉曼散射信号,属于化学增强。此外,将石墨烯转移到金属纳米阵列结构表面可以增强金属纳米结构的稳定性,石墨烯位于金属纳米阵列结构的上层,当用拉曼光谱仪检测肽时,会同时获得石墨烯的特征峰,因此可以参照石墨烯特征峰G峰的峰强对样本实现半定量检测,突破原有SERS技术只可对样本定性检测的局限。
借由上述方案,本发明至少具有以下优点:
(1)本发明使用基于石墨烯的表面增强拉曼复合衬底检测肽时无需对样品进行复杂的样本前处理,成本低,可快速检测肽;
(2)本发明采用的二维材料石墨烯SERS复合衬底,使得拉曼信号强度得到了极大的增强,并且可以参照石墨烯特征峰G峰的强度对肽进行定性和半定量检测;
(3)本发明可实现单分子灵敏度检测,对肽的检测限为10-11M,灵敏度高,特异性高、简捷快速、成本低,并且无需结合标记物(label-free)。
(4)本发明可实现不同背景溶液下对肽的检测。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明使用的石墨烯的复合衬底的结构示意图及SEM图;
图2是本发明实施例1中基于石墨烯的复合衬底使用拉曼检测仪对神经降压素检测得到的拉曼光谱谱图;
图3是本发明实施例2中基于石墨烯的复合衬底使用拉曼检测仪对神经肽P物质检测得到的拉曼光谱谱图;
图4是运用自主编写的PCA程序对神经肽P物质和神经降压素的分析结果;
附图标记说明:
1-基底;2-金纳米阵列结构;3-单层石墨烯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明以下实施例中,所使用的检测衬底为基于石墨烯的复合衬底,包括基底1、位于基底1表面的金属纳米阵列结构2(厚度10nm)以及位于金属纳米阵列结构2表面的单层石墨烯3(厚度0.5nm),其剖面结构如图1a所示,图1b为复合衬底SEM俯视图,图中标尺为200纳米。
实施例1
取适量的神经降压素(NT)悬浮于灭菌的蒸馏水中,配制成浓度为10-6M的混悬液,然后用移液枪吸取1μL滴加到基于石墨烯的复合衬底上,放于室温下自然挥干混悬液中的蒸馏水。
设置检测条件,检测样本:对上述制备的检测样本进行拉曼光谱检测,选择波长为633nm的激光,设置激光功率为8mW,扫描时间2s,扫描次数3次,电磁增益关闭,50μm狭缝,检测范围600cm-1-3500cm-1。在上述的检测条件下快速检测神经降压素,即得到如图2所示的拉曼光谱谱图,从图中可看出,该拉曼谱的信噪比较好。
当神经降压素多肽与复合衬底接触时,由于石墨烯的亲生物活性,可以使生物分子与石墨稀结合的更紧密。又由于金纳米阵列结构的特性,可以使位于灵敏区的神经降压素多肽在激光的作用下产生SERS效应,得到SERS信号,获得神经降压素的拉曼光谱谱图。
实施例2
取适量的P物质(SP)悬浮于灭菌的蒸馏水中,配制成浓度为10-6M的混悬液,然后用移液枪吸取1μL滴加到基于石墨烯的复合衬底上,放于室温下自然挥干混悬液中的蒸馏水。
按照实施例1中的检测条件对上述样本进行拉曼光谱检测,即得到如图3所示的拉曼光谱谱图,从图中可看到SP的多个特征峰,分别为818cm-1(C-H面外弯曲振动峰)、994cm-1(对称苯基环呼吸振动峰)、1022cm-1(C-H面内弯曲振动峰)、1196cm-1(C-C6H5伸缩振动峰)、1427cm-1(CH2的剪切振动峰)、1596cm-1(C=C伸缩振动峰)、1663cm-1(酰胺Ⅰ带振动峰)。
实施例3
根据实施例1和实施例2得到的NT和SP的拉曼数据,通过采用如图2中NT的特征峰,以及如图3所示的SP的特征峰,图3中箭头所指处为NT和SP中差异较显著的激光峰,利用PCA程序通过两种多肽的差异峰鉴别两种多肽,结果如图4所示,从图中可看出,两种多肽的分析结果各自集中在一个区域,NT集中于左侧区域,SP集中于右侧区域,同一种肽的数据比较集中,说明采用本发明的方法,选用基于石墨烯的复合衬底检测肽的精确度高,且能够结合分析软件实现对不同肽的鉴别。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,所述基于石墨烯的复合衬底包括基底、位于所述基底表面的金属纳米阵列结构以及位于所述金属纳米阵列结构表面的石墨烯,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将所述肽的背景溶液与所述金属纳米阵列结构表面的石墨烯接触,然后挥发掉背景溶液中的水;
(2)对经步骤(1)处理过的复合衬底进行拉曼光谱检测,根据拉曼光谱谱图对所述肽进行定性或半定量检测。
2.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述背景溶液为水溶液,所述肽在水溶液中的浓度至少为10-11mol/L。
3.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述背景溶液为模拟体液,所述肽在模拟体液中的浓度至少为10-11mol/L。
4.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述背景溶液为牛血清,所述肽在牛血清中的浓度至少为10-11mol/L。
5.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述背景溶液为牛血浆,所述肽在牛血浆中的浓度至少为10-8mol/L。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述肽为神经肽、神经降压素多肽、降钙素基因相关肽、P物质和脑啡肽中的一种或几种。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(1)中,肽的分子量为10000Da以下。
8.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(2)中,拉曼光谱检测的激光波长为633nm,激光功率为6-8mW,扫描时间1-5s,扫描次数1-5次,关闭电磁增益,50μm狭缝。
9.根据权利要求1所述的利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法,其特征在于:在步骤(2)中,拉曼光谱检测的范围为600cm-1~3500cm-1。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810316837.5A CN108519366A (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810316837.5A CN108519366A (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108519366A true CN108519366A (zh) | 2018-09-11 |
Family
ID=63432378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810316837.5A Pending CN108519366A (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108519366A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110389232A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-29 | 军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所 | 蛋白检测膜及制备方法和基于核酸适配体-石墨烯拉曼频移的蛋白检测方法 |
CN110887828A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-03-17 | 济南大学 | 基于Glass/AuNSts-SLG的SERS机理检测溶液中的罗丹明B |
WO2022116484A1 (zh) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 山东大学 | 一种表面增强拉曼散射检测基底、系统及其制备方法和其在癌症诊断中的应用 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102706853A (zh) * | 2012-06-05 | 2012-10-03 | 湖南大学 | 一种拉曼增强基底材料及其制备和应用方法 |
CN103969241A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-06 | 中国科学技术大学 | 一种拉曼基底 |
CN104596994A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-05-06 | 浙江大学 | 一种掺铕的二氧化钛/氧化石墨烯复合薄膜及其制备方法 |
CN105092556A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-11-25 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | G-sers基底的制备方法及癌细胞检测方法 |
CN106880338A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-23 | 重庆大学 | 基于表面增强拉曼散射技术的肿瘤原位在线检测系统 |
CN107132209A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-05 | 南京理工大学 | 一种基于纳米银/氧化石墨烯/氯化钠的拉曼增强基底免标记检测牛血清蛋白的方法 |
CN107300548A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-10-27 | 华中科技大学 | 一种柔性表面增强拉曼基底材料及制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-04-10 CN CN201810316837.5A patent/CN108519366A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102706853A (zh) * | 2012-06-05 | 2012-10-03 | 湖南大学 | 一种拉曼增强基底材料及其制备和应用方法 |
CN103969241A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-06 | 中国科学技术大学 | 一种拉曼基底 |
CN104596994A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-05-06 | 浙江大学 | 一种掺铕的二氧化钛/氧化石墨烯复合薄膜及其制备方法 |
CN105092556A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-11-25 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | G-sers基底的制备方法及癌细胞检测方法 |
CN106880338A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-23 | 重庆大学 | 基于表面增强拉曼散射技术的肿瘤原位在线检测系统 |
CN107132209A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-05 | 南京理工大学 | 一种基于纳米银/氧化石墨烯/氯化钠的拉曼增强基底免标记检测牛血清蛋白的方法 |
CN107300548A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-10-27 | 华中科技大学 | 一种柔性表面增强拉曼基底材料及制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (10)
Title |
---|
HENGWEI QIUA, ET AL: "Reliable molecular trace-detection based on flexible SERS substrate of graphene/Ag-nanoflowers/PMMA", 《SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》 * |
KATRIN KNEIPP ET AL.: "Single molecule Raman detection of enkephalin on silver colloidal particles", 《SPECTROSCOPY》 * |
NICHOLAS P. W. PIECZONKA ET AL.: "Single molecule analysis by surfaced-enhanced Raman scattering", 《CHEMICAL SOCIETY REVIEWS》 * |
PIERRE NEGRI ET AL.: "Online SERS detection and characterization of eight biologically-active peptides separated by capillary zone electrophoresis", 《ANALYST》 * |
PU WANG ET AL.: "Ultra-Sensitive Graphene-Plasmonic Hybrid Platform for Label-Free Detection", 《ADVANCED MATERIALS》 * |
傅强: "《现代药物分离与分析技术 第2版》", 31 December 2017, 西安交通大学出版社 * |
密特拉: "《分析化学中的样品制备技术》", 31 May 2015, 中国人民公安大学出版社 * |
胡超凡: "《光学功能化石墨烯基纳米材料的制备及其生物医学中的应用》", 30 June 2016, 山西出版传媒集团•山西科学技术出版社 * |
荣曦 等: "拉曼光谱分析技术在细胞生物学研究中的应用进展", 《激光生物学报》 * |
陈刚 等: "《激光医疗技术》", 31 March 2018, 复旦大学出版社 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110389232A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-29 | 军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所 | 蛋白检测膜及制备方法和基于核酸适配体-石墨烯拉曼频移的蛋白检测方法 |
CN110389232B (zh) * | 2019-07-18 | 2023-05-02 | 军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所 | 蛋白检测膜及制备方法和基于核酸适配体-石墨烯拉曼频移的蛋白检测方法 |
CN110887828A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-03-17 | 济南大学 | 基于Glass/AuNSts-SLG的SERS机理检测溶液中的罗丹明B |
WO2022116484A1 (zh) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 山东大学 | 一种表面增强拉曼散射检测基底、系统及其制备方法和其在癌症诊断中的应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Archakov et al. | Biospecific irreversible fishing coupled with atomic force microscopy for detection of extremely low‐abundant proteins | |
Jarocka et al. | Impedimetric immunosensor for detection of plum pox virus in plant extracts | |
WO2017041809A1 (en) | Method and apparatus for detecting particles, like biological macromolecules or nanoparticles | |
CN108519366A (zh) | 利用基于石墨烯的复合衬底检测肽的方法 | |
US11635431B2 (en) | Apparatus for analyzing and detecting interactions and reactions of molecules | |
Wang et al. | Target protein induced cleavage of a specific peptide for prostate-specific antigen detection with positively charged gold nanoparticles as signal enhancer | |
Hu et al. | Development of a label-free and innovative approach based on surface plasmon resonance biosensor for on-site detection of infectious bursal disease virus (IBDV) | |
Chu et al. | Affinity capillary electrophoresis in biomolecular recognition | |
Yao et al. | Spatially reinforced nano-cavity array as the SERS-active substrate for detecting hepatitis virus core antigen at low concentrations | |
Liu et al. | Rapid and regenerable surface plasmon resonance determinations of biomarker concentration and biomolecular interaction based on tris-nitrilotriacetic acid chips | |
US6569685B1 (en) | Protein fingerprint system and related methods | |
CN109580584A (zh) | 唾液诊断传感器的制备方法及唾液诊断传感器的应用 | |
JP2005326165A (ja) | タンパク質相互作用解析のための抗タグ抗体チップ | |
US20080199967A1 (en) | System for Detection of S-Nitrosoproteins | |
CN101639444B (zh) | 纳米粒子强化的荧光偏振分析方法 | |
US20090191644A1 (en) | Imprinted polymer for binding of organic molecules or metal ions | |
Keskin et al. | Label-free detection of proteins in ternary mixtures using surface-enhanced Raman scattering and protein melting profiles | |
US8557609B1 (en) | Imaging electrophoresis system | |
JP2012211819A (ja) | バイオセンサ | |
Jin et al. | The development of biosensor with imaging ellipsometry | |
Pandey et al. | Advancement in analytical and bioanalytical techniques as a boon to medical sciences | |
EP4372759A1 (en) | Deep learning and self-assembled-monolayer-based alzheimer's disease diagnosis method, and sers substrate therefor | |
Zhang et al. | Determination of gamma-globulin at nanogram levels by its quenching effect on the fluorescence of a red emitting conjugated polymer | |
Jang et al. | Label-Free Detection and Discrimination of SARS-CoV-2 Variants Using Terahertz Metamaterial Sensing Platform | |
KR100531787B1 (ko) | 전기화학 발광 방식의 인터컬레이터를 이용하는 항원검출기 및 항원 검출방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180911 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |