CN108761095A - 一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法及应用。本发明以二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳为基底材料并用可见光照射来获得光电流。基底材料的三种组分能带匹配良好,使光电转换效率大大提高。用作二抗标记物的二氧化硅/硫化铅对光电流猝灭作用显著。待测氨基末端脑钠肽前体的量不同,导致结合的二抗及二抗标记物的量不同,进而导致了对光电信号影响程度的不同。构建的传感器实现了对氨基末端脑钠肽前体的检测。其检测限为50 fg/mL。
Description
技术领域
本发明涉及基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法及应用,具体是采用二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳作为基底材料,二氧化硅/硫化铅作为二抗标记物制备了一种灵敏检测氨基末端脑钠肽前体的光电化学免疫传感器,属于新型功能材料与生物传感检测技术领域。
背景技术
氨基末端脑钠肽前体在血液中的分泌和存在具有积累作用,并且在体外稳定时间长,具有很好的检测稳定性和很高的检测灵敏度,现已成为心衰鉴别诊断、危险评级、预后判断和治疗监测的重要指标。
目前已有的氨基末端脑钠肽前体的临床检测方法很多。专利(授权公告号CN204287206 U)公开了一种层析法检测氨基末端脑钠肽前体的方法,实现了对氨基末端脑钠肽前体在0.1 ~ 100 ng/mL范围内的线性检测。Li等采用荧光标记法实现了氨基末端脑钠肽前体的检测,检测范围为200 pg/ml to 26 ng/ml,检测限为47 pg/ml(Sensing andBio-Sensing Research,2016,11:1-7)。上述两种方法虽实现了氨基末端脑钠肽前体的检测,但检测精度不是很高。光电化学免疫传感器是免疫学原理与光敏物质的光电转换特性所结合的产物。探针与待测物发生免疫反应,产生的反应产物会对光电转换材料的光电转换效率产生影响,根据影响大小的不同便可对待测物进行定量分析。由于光电检测中激发信号-光与被检信号-电流属不同的能量形式,信号检测干扰非常小,这可以大大降低光电化学免疫传感器的检测限。
作为光电传感器的重要组成部分,光活性材料是影响传感器性能等重要因素。目前,大多数传感器采用硫化镉、碲化镉等带有一定毒性的高光电转换效率材料作为传感器的基底材料(Nanoscale, 2015, 7(8):3627-3633)。然而这些材料的制备会对环境产生污染,危害人的健康。所以,具有高光电转换效率的环境友好型光电转换材料仍亟待探索。
二硫化锡是一种环境友好型的半导体材料,在自然条件下有很好的抗氧化性和热稳定性。其禁带宽度适中,在可见光下有光响应。二氧化锡是一种非常重要的半导体传感器材料,具有制备简单,性能稳定合成原料丰富等优点。介孔氮化碳制备成本低,所具有的多孔结构为其它材料提供了丰富的负载位点,是非常理想的负载材料。本发明采用原位生长法在羧基化介孔氮化碳的表面生长了二氧化锡和二硫化锡,制备出了二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料。这种材料是一种具有高光电转换效率的环境友好型光电转换材料。该材料的原位生长合成方法未被其它专利文献报道,其在光电化学免疫传感器中的应用也尚未被报道。
二氧化硅合成方法简单,形貌可控,生物相容性好,是很好的绝缘材料。硫化铅是一种p型半导体材料并且吸光能力强。本发明通过氨基化二氧化硅纳米颗粒与巯基包裹硫化铅量子点,使得二氧化硅和硫化镉可通过它们表面的氨基和巯基形成的酰胺键紧密连接在一起。以二氧化硅/硫化铅为标记物时,二氧化硅的绝缘性会阻碍了电子的传递;硫化铅对光的竞争吸收会减弱光电转换材料的光吸收;硫化铅对抗坏血酸的消耗则会增加光电转换材料光生电子-空穴对的复合率。以上三种因素协同导致光电转换材料光电转换效率的降低。二氧化硅/硫化铅是一种新的尚未被报道过的光电免疫传感器标记物。
发明内容
本发明的目的之一是通过一锅法在介孔氮化碳上原位生长二硫化锡和二氧化锡,合成出二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳复合材料,并实现其在光电转换方面上的应用。
本发明的目的之二是通过超声搅拌合成出二氧化硅/硫化铅材料,并实现其在光电流削减上的应用。
本发明的目的之三是以二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳为基底,二氧化硅/硫化铅为二抗标记物,制备出一种灵敏度高、特异性强、检测速度快的光电化学免疫传感器,实现了可见光条件下对氨基末端脑钠肽前体的超灵敏检测。
本发明的技术方案如下:
1. 一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、乙醇、0.1 mol/L氢氧化钠溶液和超纯水超声清洗0.5 h,氮气下吹干;
2)取6 µL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面,室温下晾干;
3)在修饰电极表面滴加体积比为1:1的10 ~ 500 mmoL/L 1-乙基-(3-二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐溶液和20 ~ 200 mmoL/L N-羟基琥珀酰亚胺溶液的混合液4 μL;室温下孵化0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,室温下晾至湿润薄膜状态;
4)滴加6 µL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体捕获抗体标准溶液,4 ℃下孵化1 h后超纯水清洗,自然晾至湿润薄膜状态;
5)滴加3 µL、质量分数为1% ~ 3%的牛血清白蛋白溶液于修饰电极表面,0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,4 ℃冰箱中晾至湿润薄膜状态;
6)滴加6 µL浓度为0.1 pg/mL ~ 50 ng/mL氨基末端脑钠肽前体标准溶液,4 ~ 50 ℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面;
7)滴加6 µL所制得的二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液,4 ~ 50℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面,制得一种检测氨基末端脑钠肽前体的光电化学免疫传感器。
2. 如权利要求1所述一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法,所述二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液,其特征在于,制备步骤如下:
1)介孔氮化碳的制备及其羧基化
取3.5 g尿素和0.3 ~ 3.0 g二氰二胺共混研磨成粉末,置于马弗炉中400 ~ 600 ℃煅烧3 ~ 5 h,冷却至室温,制得介孔氮化碳;取0.5 ~ 2.0 g的介孔氮化碳加入100 mL浓度为3.5 ~ 10 mol/L的硝酸溶液中于100 ~ 140 ℃回流24 h,冷却至室温后,回流产物用超纯水离心洗涤3次,40 ℃真空干燥12 h后得到羧基化介孔氮化碳材料;
2)二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的制备
取0.001 ~ 0.1 g 羧基化介孔氮化碳溶于10 ~ 50 mL超纯水中,超声1 h之后再向该溶液中加入四氯化锡五水合物0.2 ~ 2 g并搅拌0.5 h;然后,取硫代乙酰胺0.5 ~ 1 g加入上述溶液中;将此溶液液搅拌0.5 h后移入反应釜, 100 ~ 200 ℃下反应6 ~ 16 h;自然冷却;所得产物用无水乙醇和超纯水各离心洗涤3次;40 ℃真空干燥12 h;研磨后得到二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料配置成浓度为1 ~ 6 mg/mL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳水溶液。
3. 如权利要求1所述浓度为0.1 pg/mL ~ 50 ng/mL氨基末端脑钠肽前体标准溶液为从上海领潮生物科技有限公司购得的1 mg/mL的氨基末端脑钠肽前体溶液用磷酸盐缓冲液稀释得到。
4. 如权利要求3所述磷酸盐缓冲液为用0.1 mol/L的磷酸氢二钠溶液与0.1 mol/L的磷酸二氢钾混合制得,并且调制其酸碱度为7.4。
5. 如权利要求1所述一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法,所述二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液,其特征在于,制备步骤如下:
1)二氧化硅的制备及其氨基化
25 ~ 75 mL无水乙醇与3 mL超纯水共混,用油浴锅加热至40 ℃,随后,向烧瓶中加入1~ 7 mL硅酸四丁酯,搅拌10 min后向其中逐滴加入20 mL、质量分数为1% ~ 28%的氨水溶液;滴加完之后氨水继续搅拌4 h;最后,将得到的悬浊液离心并洗涤至中性,干燥,制得二氧化硅;随后,将0.1 ~ 1 g二氧化硅加入到溶解有0.2 ~ 2 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷的无水甲苯中,超声0.5 h后转移至油浴锅中40 ~ 90 ℃下搅拌24 h;对所得到的沉淀产物离心,超纯水洗涤3次,干燥后得到氨基化的二氧化硅;
2)巯基包裹硫化铅量子点的制备
7 ~ 21 μL巯基乙酸加入到25 mL的1 ~ 7 mmol/L的硝酸铅溶液后,氮气下鼓泡20 min并用1 mol/L 的氢氧化钠溶液调节pH值为5 ~ 12,继续鼓泡20 min后,加入2 mL浓度为0.01 ~ 0.015 mol/L的Na2S溶液,持续搅拌4 h后得到巯基包裹的硫化铅量子点;
3)二氧化硅/硫化铅的制备
将1 ~ 100 mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1 ~ 100 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶于3 ~ 30 mL硫化铅量子点中,随后将1 ~ 10 mg氨基化二氧化硅加入到上述溶液中超声搅拌1.5 h。最后,将所得产物离心,超纯水洗涤三次;干燥后制得二氧化硅/硫化铅材料;
4)二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体的制备
向0.2 ~ 2 mL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体检测抗体中加入10 μL、5 mg/mL的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐水溶液和10 μL、1 mg/mL N-羟基琥珀酰亚胺水溶液,4 ℃下振荡30 min;将0.5 ~ 5 mg二氧化硅/硫化铅材料加入到上述溶液中后继续孵化12 h;随后再向上述溶液中加入3 ~ 100 μL、质量分数为1%的牛血清白蛋白,37 ℃下振荡1 h后用磷酸盐缓冲溶液离心洗涤3次;所得沉淀产物再次分散于2 mL浓度为0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液中,制得了二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液。
6. 如权利要求1所述的制备方法制备的基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器用于氨基末端脑钠肽前体的检测。
7. 如权利要求4所述的氨基末端脑钠肽前体的检测,其特征在于,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,铂丝电极为辅助电极,制备的ITO修饰电极为工作电极,在12 mL、pH 为5.1 ~ 8.0的溶有浓度为0.05 ~0.2 mol/L的抗坏血酸的PBS缓冲溶液中进行测试;
2)用时间-电流法对氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测,设置电压为0 V,运行时间120 s,光源波长为400 ~ 450 nm;
3)电极放置好之后,每隔20 s开灯持续照射20 s,记录光电流,绘制工作曲线;
4)用待测的氨基末端脑钠肽前体样品溶液代替氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测。
本发明的有益成果
1. 本发明采用一步水热法成功地在介孔氮化碳表面原位生长了二氧化锡和二硫化锡,得到了二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳新型复合材料。该复合材料的合成避免了传统的复合材料需要各自预先合成再复合的麻烦。此外,羧基化为氮化碳材料引入了羧基,这使得复合材料具有更好的水溶性和生物相容性。由于三组分的能带匹配良好,所合成的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳复合材料的吸光强度达到了任一单组分的5倍以上;其紫外-可见吸收光谱的吸收范围相比于任一单组分都发生了红移,达到了550 nm。相比于二氧化锡的0.01微安、二硫化锡的1.5微安和介孔氮化碳的0.01微安,二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳复合材料在进行如权利要求7中1)、2)和3)中所述的光电流测试中展示出高达44微安的光电流响应,使传感器的灵敏度显著提高。二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳复合材料的合成解决了二硫化锡、介孔氮化碳和二氧化锡三种材料单独使用时光电转换效率低的问题,在光电转换方面应用潜力巨大。
2. 本发明采用超声搅拌的方法合成的二氧化硅/硫化铅纳米材料具有很强的光电流削减作用。削减原因如下:其一,二氧化铅的竞争性光吸收降低了作为基底的光电转换材料光照强度;其二,二氧化铅对电子供体竞争消耗降低了基底材料的对电子供体消耗速度,促进了光生电子空穴对的复合;其三,二氧化硅球的大位阻效应阻碍了电子供体向基底材料的转移,间接促进了光生电子空穴对的复合。该材料可在众多信号降低型光电化学免疫传感器中充当削减光电流的标记物。
3. 本发明以具有高光电转换效率的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料为光电转换材料,以有高光电流猝灭能力的二氧化硅/硫化铅材料为二抗标记物,制备了光电化学免疫传感器,用于氨基末端脑钠肽前体的检测;二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料和二氧化硅/硫化铅材料的协同配合使得构建的传感器具有检测限低,线性范围宽,稳定性好等优点。本发明制备的传感器对氨基末端脑钠肽前体检测线性范围宽,为0.1 pg/mL ~ 50ng/mL;检测限低,达到0.05 pg/mL。
具体实施方案
实施例1一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法
1)将ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、乙醇、0.1 mol/L氢氧化钠溶液和超纯水超声清洗0.5 h,氮气下吹干;
2)取6 µL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面,室温下晾干;
3)在修饰电极表面滴加体积比为1:1的10 mmoL/L 1-乙基-(3-二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐溶液和20 mmoL/L N-羟基琥珀酰亚胺溶液的混合液4 μL;室温下孵化0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,室温下晾至湿润薄膜状态;
4)滴加6 µL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体捕获抗体标准溶液,4 ℃下孵化1 h后超纯水清洗,自然晾至湿润薄膜状态;
5)滴加3 µL、质量分数为1%的牛血清白蛋白溶液于修饰电极表面,0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,4 ℃冰箱中晾至湿润薄膜状态;
6)滴加6 µL浓度为0.1 pg/mL ~ 50 ng/mL氨基末端脑钠肽前体标准溶液,37 ℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面;
7)滴加6 µL所制得的二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液,37℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面,制得一种检测氨基末端脑钠肽前体的光电化学免疫传感器。
实施例2一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法
1. 一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、乙醇、0.1 mol/L氢氧化钠溶液和超纯水超声清洗0.5 h,氮气下吹干;
2)取6 µL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面,室温下晾干;
3)在修饰电极表面滴加体积比为1:1的200 mmoL/L 1-乙基-(3-二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐溶液和100 mmoL/L N-羟基琥珀酰亚胺溶液的混合液4 μL;室温下孵化0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,室温下晾至湿润薄膜状态;
4)滴加6 µL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体捕获抗体标准溶液,4 ℃下孵化1 h后超纯水清洗,自然晾至湿润薄膜状态;
5)滴加3 µL、质量分数为3%的牛血清白蛋白溶液于修饰电极表面,0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,4 ℃冰箱中晾至湿润薄膜状态;
6)滴加6 µL浓度为0.1 pg/mL ~ 50 ng/mL氨基末端脑钠肽前体标准溶液,4 ℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面;
7)滴加6 µL所制得的二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液,4 ℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面,制得一种检测氨基末端脑钠肽前体的光电化学免疫传感器。
实施例3 二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液的制备
1)介孔氮化碳的制备及其羧基化
取3.5 g尿素和2.9 g二氰二胺共混研磨成粉末,置于马弗炉中600 ℃煅烧5 h,冷却至室温,制得介孔氮化碳;取2.0 g的介孔氮化碳加入100 mL浓度为10 mol/L的硝酸溶液中于140 ℃回流24 h,冷却至室温后,回流产物用超纯水离心洗涤3次,40 ℃真空干燥12 h后得到羧基化介孔氮化碳材料;
2)二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的制备
取0.1 g 羧基化介孔氮化碳溶于10 ~ 50 mL超纯水中,超声1 h之后再向该溶液中加入四氯化锡五水合物1.38 g并搅拌0.5 h;然后,取硫代乙酰胺0.6 g加入上述溶液中;将此溶液液搅拌0.5 h后移入反应釜,200 ℃下反应16 h;自然冷却;所得产物用无水乙醇和超纯水各离心洗涤3次;40 ℃真空干燥12 h;研磨后得到二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料配置成浓度为6 mg/mL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳水溶液。
实施例4 二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液的制备
1)介孔氮化碳的制备及其羧基化
取3.5 g尿素和1.5 g二氰二胺共混研磨成粉末,置于马弗炉中540 ℃煅烧4 h,冷却至室温,制得介孔氮化碳;取1 g的介孔氮化碳加入100 mL浓度为5 mol/L的硝酸溶液中于120℃回流24 h,冷却至室温后,回流产物用超纯水离心洗涤3次,40 ℃真空干燥12 h后得到羧基化介孔氮化碳材料;
2)二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的制备
取0.015 g 羧基化介孔氮化碳溶于30 mL超纯水中,超声1 h之后再向该溶液中加入四氯化锡五水合物1.75 g并搅拌0.5 h;然后,取硫代乙酰胺0.56 g加入上述溶液中;将此溶液液搅拌0.5 h后移入反应釜,180 ℃下反应12 h;自然冷却;所得产物用无水乙醇和超纯水各离心洗涤3次;40 ℃真空干燥12 h;研磨后得到二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料配置成浓度为3 mg/mL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳水溶液。
实施例5 二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液的制备
1)介孔氮化碳的制备及其羧基化
取3.5 g尿素和0.5 g二氰二胺共混研磨成粉末,置于马弗炉中510 ℃煅烧3 h,冷却至室温,制得介孔氮化碳;取1.5 g的介孔氮化碳加入100 mL浓度为8 mol/L的硝酸溶液中于110 ℃回流24 h,冷却至室温后,回流产物用超纯水离心洗涤3次,40 ℃真空干燥12 h后得到羧基化介孔氮化碳材料;
2)二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的制备
取0.06 g 羧基化介孔氮化碳溶于15 mL超纯水中,超声1 h之后再向该溶液中加入四氯化锡五水合物0.79 g并搅拌0.5 h;然后,取硫代乙酰胺0.51 g加入上述溶液中;将此溶液液搅拌0.5 h后移入反应釜, 110 ℃下反应16 h;自然冷却;所得产物用无水乙醇和超纯水各离心洗涤3次;40 ℃真空干燥12 h;研磨后得到二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料配置成浓度为6 mg/mL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳水溶液。
实施例6二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液的制备
1)二氧化硅的制备及其氨基化
25 mL无水乙醇与3 mL超纯水共混,用油浴锅加热至40 ℃,随后,向烧瓶中加入7 mL硅酸四丁酯,搅拌10 min后向其中逐滴加入20 mL、质量分数为5%的氨水溶液;滴加完之后氨水继续搅拌4 h;最后,将得到的悬浊液离心并洗涤至中性,干燥,制得二氧化硅;随后,将0.8 g二氧化硅加入到溶解有1.2 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷的无水甲苯中,超声0.5 h后转移至油浴锅中60 ℃下搅拌24 h;对所得到的沉淀产物离心,超纯水洗涤3次,干燥后得到氨基化的二氧化硅;
2)巯基包裹硫化铅量子点的制备
14 μL巯基乙酸加入到25 mL的5 mmol/L的硝酸铅溶液后,氮气下鼓泡20 min并用1mol/L 的氢氧化钠溶液调节pH值为9,继续鼓泡20 min后,加入2 mL浓度为0.015 mol/L的Na2S溶液,持续搅拌4 h后得到巯基包裹的硫化铅量子点;
3)二氧化硅/硫化铅的制备
将80 mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和80 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶于18 mL硫化铅量子点中,随后将7 mg氨基化二氧化硅加入到上述溶液中超声搅拌1.5 h。最后,将所得产物离心,超纯水洗涤三次;干燥后制得二氧化硅/硫化铅材料;
4)二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体的制备
向1.2 mL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体检测抗体中加入10 μL、5 mg/mL的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐水溶液和10 μL、1 mg/mL N-羟基琥珀酰亚胺水溶液,4 ℃下振荡30 min;将2.5 mg二氧化硅/硫化铅材料加入到上述溶液中后继续孵化12 h;随后再向上述溶液中加入50 μL 、质量分数为1%的牛血清白蛋白,37 ℃下振荡1 h后用磷酸盐缓冲溶液离心洗涤3次;所得沉淀产物再次分散于2 mL浓度为0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液中,制得了二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液。
实施例7二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液的制备
1)二氧化硅的制备及其氨基化
50 mL无水乙醇与3 mL超纯水共混,用油浴锅加热至40 ℃,随后,向烧瓶中加入5 mL硅酸四丁酯,搅拌10 min后向其中逐滴加入20 mL、质量分数为15%的氨水溶液;滴加完之后氨水继续搅拌4 h;最后,将得到的悬浊液离心并洗涤至中性,干燥,制得二氧化硅;随后,将0.8 g二氧化硅加入到溶解有1.8 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷的无水甲苯中,超声0.5 h后转移至油浴锅中45 ℃下搅拌24 h;对所得到的沉淀产物离心,超纯水洗涤3次,干燥后得到氨基化的二氧化硅;
2)巯基包裹硫化铅量子点的制备
17 μL巯基乙酸加入到25 mL的1 mmol/L的硝酸铅溶液后,氮气下鼓泡20 min并用1mol/L 的氢氧化钠溶液调节pH值为10,继续鼓泡20 min后,加入2 mL浓度为0.013 mol/L的Na2S溶液,持续搅拌4 h后得到巯基包裹的硫化铅量子点;
3)二氧化硅/硫化铅的制备
将70 mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和77 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶于25 mL硫化铅量子点中,随后将8 mg氨基化二氧化硅加入到上述溶液中超声搅拌1.5 h。最后,将所得产物离心,超纯水洗涤三次;干燥后制得二氧化硅/硫化铅材料;
4)二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体的制备
向1.3 mL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体检测抗体中加入10 μL、5 mg/mL的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐水溶液和10 μL、1 mg/mL N-羟基琥珀酰亚胺水溶液,4 ℃下振荡30 min;将2.7 mg二氧化硅/硫化铅材料加入到上述溶液中后继续孵化12 h;随后再向上述溶液中加入68 μL、质量分数为1%的牛血清白蛋白,37 ℃下振荡1 h后用磷酸盐缓冲溶液离心洗涤3次;所得沉淀产物再次分散于2 mL浓度为0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液中,制得了二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液。
实施例8二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液的制备
1)二氧化硅的制备及其氨基化
75 mL无水乙醇与3 mL超纯水共混,用油浴锅加热至40 ℃,随后,向烧瓶中加入7 mL硅酸四丁酯,搅拌10 min后向其中逐滴加入20 mL、质量分数为25%的氨水溶液;滴加完之后氨水继续搅拌4 h;最后,将得到的悬浊液离心并洗涤至中性,干燥,制得二氧化硅;随后,将1g二氧化硅加入到溶解有2 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷的无水甲苯中,超声0.5 h后转移至油浴锅中90 ℃下搅拌24 h;对所得到的沉淀产物离心,超纯水洗涤3次,干燥后得到氨基化的二氧化硅;
2)巯基包裹硫化铅量子点的制备
17 μL巯基乙酸加入到25 mL的4 mmol/L的硝酸铅溶液后,氮气下鼓泡20 min并用1mol/L 的氢氧化钠溶液调节pH值为11,继续鼓泡20 min后,加入2 mL浓度为0.015 mol/L的Na2S溶液,持续搅拌4 h后得到巯基包裹的硫化铅量子点;
3)二氧化硅/硫化铅的制备
将76 mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和11 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶于30 mL硫化铅量子点中,随后将10 mg氨基化二氧化硅加入到上述溶液中超声搅拌1.5 h。最后,将所得产物离心,超纯水洗涤三次;干燥后制得二氧化硅/硫化铅材料;
4)二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体的制备
向2 mL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体检测抗体中加入10 μL、5 mg/mL的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐水溶液和10 μL、1 mg/mL N-羟基琥珀酰亚胺水溶液,4℃下振荡30 min;将5 mg二氧化硅/硫化铅材料加入到上述溶液中后继续孵化12 h;随后再向上述溶液中加入100 μL、质量分数为1%的牛血清白蛋白,37 ℃下振荡1 h后用磷酸盐缓冲溶液离心洗涤3次;所得沉淀产物再次分散于2 mL浓度为0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液中,制得了二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液。
实施例9氨基末端脑钠肽前体的检测
(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,铂丝电极为辅助电极,制备的ITO修饰电极为工作电极,在12 mL、pH 为6.8的溶有浓度为0.1 mol/L的抗坏血酸的PBS缓冲溶液中进行测试;
(2)用时间-电流法对氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测,设置电压为0 V,运行时间120 s,光源波长为400 nm;
(3)电极放置好之后,每隔20 s开灯持续照射20 s,记录光电流,绘制工作曲线;
(4)用待测的氨基末端脑钠肽前体样品溶液代替氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测。
实施例10氨基末端脑钠肽前体的检测
(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,铂丝电极为辅助电极,制备的ITO修饰电极为工作电极,在12 mL、pH 为7.4的溶有浓度为0.2 mol/L的抗坏血酸的PBS缓冲溶液中进行测试;
(2)用时间-电流法对氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测,设置电压为0 V,运行时间120 s,光源波长为450 nm;
(3)电极放置好之后,每隔20 s开灯持续照射20 s,记录光电流,绘制工作曲线;
(4)用待测的氨基末端脑钠肽前体样品溶液代替氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测。
实施例11应用实施例1和2构建的传感器按照实施例9和10的检测方法对氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行了检测,测得传感器的线性检测范围为0.1 pg/mL ~ 50 ng/mL,检测限为50 fg/mL。
Claims (7)
1.一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、乙醇、0.1 mol/L氢氧化钠溶液和超纯水超声清洗0.5 h,氮气下吹干;
2)取6 µL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面,室温下晾干;
3)在修饰电极表面滴加体积比为1:1的10 ~ 500 mmoL/L 1-乙基-(3-二甲基氨基丙级)碳二亚胺盐酸盐溶液和20 ~ 200 mmoL/L N-羟基琥珀酰亚胺溶液的混合液4 μL;室温下孵化0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,室温下晾至湿润薄膜状态;
4)滴加6 µL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体捕获抗体标准溶液,4 ℃下孵化1 h后超纯水清洗,自然晾至湿润薄膜状态;
5)滴加3 µL、质量分数为1% ~ 3%的牛血清白蛋白溶液于修饰电极表面,0.5 h后用超纯水冲洗电极表面,4 ℃冰箱中晾至湿润薄膜状态;
6)滴加6 µL浓度为0.1 pg/mL ~ 50 ng/mL氨基末端脑钠肽前体标准溶液,4 ~ 50 ℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面;
7)滴加6 µL所制得的二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液,4 ~ 50℃恒温孵化4 h后超纯水冲洗电极表面,制得一种检测氨基末端脑钠肽前体的光电化学免疫传感器。
2.如权利要求1所述一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法,所述二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳溶液,其特征在于,制备步骤如下:
1)介孔氮化碳的制备及其羧基化
取3.5 g尿素和0.3 ~ 3.0 g二氰二胺共混研磨成粉末,置于马弗炉中400 ~ 600 ℃煅烧3 ~ 5 h,冷却至室温,制得介孔氮化碳;取0.5 ~ 2.0 g的介孔氮化碳加入100 mL浓度为3.5 ~ 10 mol/L的硝酸溶液中于100 ~ 140 ℃回流24 h,冷却至室温后,回流产物用超纯水离心洗涤3次,40 ℃真空干燥12 h后得到羧基化介孔氮化碳材料;
2)二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的制备
取0.001 ~ 0.1 g 羧基化介孔氮化碳溶于10 ~ 50 mL超纯水中,超声1 h之后再向该溶液中加入四氯化锡五水合物0.2 ~ 2 g并搅拌0.5 h;然后,取硫代乙酰胺0.5 ~ 1 g加入上述溶液中;将此溶液液搅拌0.5 h后移入反应釜, 100 ~ 200 ℃下反应6 ~ 16 h;自然冷却;所得产物用无水乙醇和超纯水各离心洗涤3次;40 ℃真空干燥12 h;研磨后得到二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳材料配置成浓度为1 ~ 6 mg/mL的二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳水溶液。
3.如权利要求1所述浓度为0.1 pg/mL ~ 50 ng/mL氨基末端脑钠肽前体标准溶液为从上海领潮生物科技有限公司购得的1 mg/mL的氨基末端脑钠肽前体溶液用磷酸盐缓冲液稀释得到。
4.如权利要求3所述磷酸盐缓冲液为用0.1 mol/L的磷酸氢二钠溶液与0.1 mol/L的磷酸二氢钾混合制得,并且调制其酸碱度为7.4。
5.如权利要求1所述一种基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器的制备方法,所述二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液,其特征在于,制备步骤如下:
1)二氧化硅的制备及其氨基化
25 ~ 75 mL无水乙醇与3 mL超纯水共混,用油浴锅加热至40 ℃,随后,向烧瓶中加入1~ 7 mL硅酸四丁酯,搅拌10 min后向其中逐滴加入20 mL、质量分数为1% ~ 28%的氨水溶液;滴加完之后氨水继续搅拌4 h;最后,将得到的悬浊液离心并洗涤至中性,干燥,制得二氧化硅;随后,将0.1 ~ 1 g二氧化硅加入到溶解有0.2 ~ 2 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷的无水甲苯中,超声0.5 h后转移至油浴锅中40 ~ 90 ℃下搅拌24 h;对所得到的沉淀产物离心,超纯水洗涤3次,干燥后得到氨基化的二氧化硅;
2)巯基包裹硫化铅量子点的制备
7 ~ 21 μL巯基乙酸加入到25 mL的1 ~ 7 mmol/L的硝酸铅溶液后,氮气下鼓泡20 min并用1 mol/L 的氢氧化钠溶液调节pH值为5 ~ 12,继续鼓泡20 min后,加入2 mL浓度为0.01 ~ 0.015 mol/L的Na2S溶液,持续搅拌4 h后得到巯基包裹的硫化铅量子点;
3)二氧化硅/硫化铅的制备
将1 ~ 100 mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1 ~ 100 mg N-羟基琥珀酰亚胺溶于3 ~ 30 mL硫化铅量子点中,随后将1 ~ 10 mg氨基化二氧化硅加入到上述溶液中超声搅拌1.5 h;最后,将所得产物离心,超纯水洗涤三次;干燥后制得二氧化硅/硫化铅材料;
4)二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体的制备
向0.2 ~ 2 mL、1 μg/mL的氨基末端脑钠肽前体检测抗体中加入10 μL、5 mg/mL的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐水溶液和10 μL、1 mg/mL N-羟基琥珀酰亚胺水溶液,4 ℃下振荡30 min;将0.5 ~ 5 mg二氧化硅/硫化铅材料加入到上述溶液中后继续孵化12 h;随后再向上述溶液中加入3 ~ 100 μL、质量分数为1%的牛血清白蛋白,37 ℃下振荡1 h后用磷酸盐缓冲溶液离心洗涤3次;所得沉淀产物再次分散于2 mL浓度为0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液中,制得了二氧化硅/硫化铅-氨基末端脑钠肽前体检测抗体溶液。
6.如权利要求1所述的制备方法制备的基于二氧化锡/二硫化锡/介孔氮化碳的光电化学免疫传感器用于氨基末端脑钠肽前体的检测。
7.如权利要求4所述的氨基末端脑钠肽前体的检测,其特征在于,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,铂丝电极为辅助电极,制备的ITO修饰电极为工作电极,在12 mL、pH 为5.1 ~ 8.0的溶有浓度为0.05 ~0.2 mol/L的抗坏血酸的PBS缓冲溶液中进行测试;
2)用时间-电流法对氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测,设置电压为0 V,运行时间120 s,光源波长为400 ~ 450 nm;
3)电极放置好之后,每隔20 s开灯持续照射20 s,记录光电流,绘制工作曲线;
4)用待测的氨基末端脑钠肽前体样品溶液代替氨基末端脑钠肽前体标准溶液进行检测。
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