CN109709180B - 一种自组装的有机半导体材料pc05纳米线检测癌细胞的光致电化学方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自组装的有机半导体材料PC05纳米线结构检测癌细胞的光致电化学免疫传感器，首先通过简单的自组装的方法对纳米线的长度进行了调控，选择了最合适长度的纳米线，该有机半导体纳米线有非常完美的晶型结构，非常有利于电荷的传输，同时在电极上通过电沉积的方法沉积上金纳米粒子，金的费米能级与PC05纳米线可以很好的匹配，从而进一步的增强传感器的光电信号。并且PC05作为一种p型半导体，在进行光电测试的时候，检测溶液中的溶解氧就可以消耗激发的电子。

Description

一种自组装的有机半导体材料PC05纳米线检测癌细胞的光致 电化学方法

技术领域

本发明涉及肿瘤标志物的定量检测领域，更具体的说是基于自组装的有机半导体材料Cobalt(II)-meso-tetra(4-carboxyphenyl)porphyrin（PC05）纳米线结构检测癌细胞的光致电化学免疫传感器的构建。

背景技术

近年来，癌症的发病率及死亡率呈现逐步走高的趋势，并且这个趋势还在继续增大。癌细胞是指一些拥有分裂潜能的细胞在致癌因素下而产生的一种新的生物。并且癌细胞除了自身的生长失控外，还会侵入周遭正常组织甚至可以经由体内的循环系统或者淋巴系统转移到身体的其他部分，从而引起身体病变甚至死亡。所以开发一种具有高灵敏度稳定性的传感器来实现癌症的早期诊断刻不容缓。

现如今，电化学法、化学发光法、电化学发光法和光致电化学（PEC）法等方法已用于肿瘤标志物的检测。其中PEC法由于激发光源和检测信号完全分离，在检测过程中背景信号被极大的削弱，使得传感器具有背景信号低、响应速度快、灵敏度高等优势。目前，已经构建的用于检测肿瘤标志物的PEC免疫传感器中，大部分的工作都是通过将工作区域进行空间分离，从而区分不同肿瘤标志物产生的信号，导致制作步骤繁琐、操作复杂、检测过程耗时等问题。鉴于这些情况，迫切需要设计一种操作简单、灵敏度高的PEC免疫传感器。

发明内容

在本发明中，我们构建了基于自组装的有机半导体材料PC05纳米线结构检测癌细胞的光致电化学免疫传感器，首先通过简单的自组装的方法对纳米线的长度进行了调控，选择了最合适长度的纳米线，该有机半导体纳米线有非常完美的晶型结构，非常有利于电荷的传输，同时在电极上通过电沉积的方法沉积上金纳米粒子，金的费米能级与PC05纳米线可以很好的匹配，从而进一步的增强传感器的光电信号。并且PC05作为一种p型半导体，在进行光电测试的时候，检测溶液中的溶解氧就可以消耗激发的电子。在实验中改变癌细胞的浓度，在光的激发下会得到一系列的光电流信号。可以实现高灵敏度和特异性检测癌细胞。

本发明通过以下实验方案实现：

（1）沉积金纳米粒子：导电玻璃为铟锡氧化物玻璃（ITO），将导电玻璃切割为4.0×0.5 cm条状，依次用丙酮溶液、二次蒸馏水和无水乙醇超声清洗5 min，将导电玻璃置入5.0mmol/L HAuCl₄溶液中，循环伏安法沉积纳米金，沉积电位为-1.5~0 V，扫描圈数为20圈，扫速为0.1 V/s；

（2）制备AuNPs-PC05：称取0.00474 g PC05加入到3.0 mL的四氢呋喃中，静置2min，向上述溶液中加入3.0 mL超纯水，静置10 min，将上述混合液在8000 rmp转速下离心处理2 min，使最后的体积为2.0 mL；在室温下反应1 h，然后将上述溶液通过在1000 rpm下60 s，旋涂后在室温下干燥30 min，往复6次旋涂在步骤（1）沉积了金纳米粒子的ITO玻璃上；

（3）构建PEC免疫传感器：在（2）处理好的ITO上，将30 µL戊二醛滴加至旋涂好PC05的电极表面，室温孵育30 min，用超纯水彻底清洗3次，将20 µL浓度为0.5 mg/mL的适配体滴加到电极表面，在4 ºC下孵育16 h，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，继续滴涂20µL 3%的牛血清白蛋白封堵非特异性结合位点，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，将20 μL不同浓度癌细胞滴加至电极表面，37 ºC孵育30 min，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液洗涤3次；

（4）进行光致电化学免疫测量：在（3）处理好的修饰电极作为工作电极，对电极是铂丝电极，参比电极是Ag/AgCl电极，偏压数值为0 V，氙灯作为光源刺激，电解池为pH 7.4的磷酸盐缓冲液体系，测定电流I-T曲线来进行光电性能的检测。

本发明的有益效果:

（1）通过自组装的方法快速的合成了一种新型的有机半导体材料PC05纳米线，并且该纳米线有非常好的生物相容性和完美的晶型结构，有利于电电荷的传递。

（2）合成的有机半导体PC05纳米线的能级与金的费米能级相匹配，可以进一步的增强光电信号。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，按照本发明技术方案结合实施例进行实施，给出具体的实施方式：

（1）沉积金纳米粒子：导电玻璃为铟锡氧化物玻璃（ITO），将导电玻璃切割为4.0×0.5 cm条状，依次用丙酮溶液、二次蒸馏水和无水乙醇超声清洗5 min，将导电玻璃置入5.0mmol/L HAuCl₄溶液中，循环伏安法沉积纳米金，沉积电位为-1.5~0 V，扫描圈数为20圈，扫速为0.1 V/s；

（2）制备AuNPs-PC05：称取0.00474 g PC05加入到3.0 mL的四氢呋喃中，静置2min，向上述溶液中加入3.0 mL超纯水，静置10 min，将上述混合液在8000 rmp转速下离心处理2 min，使最后的体积为2.0 mL；在室温下反应1 h，然后将上述溶液通过在1000 rpm下60 s，旋涂后在室温下干燥30 min，往复6次旋涂在步骤（1）沉积了金纳米粒子的ITO玻璃上；

（3）构建PEC免疫传感器：在（2）处理好的ITO上，将30 µL戊二醛滴加至旋涂好PC05的电极表面，室温孵育30 min，用超纯水彻底清洗3次，将20 µL浓度为0.5 mg/mL的适配体滴加到电极表面，在4 ºC下孵育16 h，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，继续滴涂20µL 3%的牛血清白蛋白封堵非特异性结合位点，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，将20 μL不同浓度癌细胞滴加至电极表面，37 ºC孵育30 min，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液洗涤3次；

（4）进行光致电化学免疫测量：在（3）制备的修饰电极作为工作电极，对电极是铂丝电极，参比电极是Ag/AgCl电极，偏压数值为0 V，氙灯作为光源刺激，电解池为pH 7.4的磷酸盐缓冲液体系，改变癌细胞的浓度，在0.001 ng·mL^-1至50 ng·mL^-1范围内，光电流响应的变化值与浓度的对数值呈现良好的线性关系，且线性方程为：I = 52.16 log(C _CEA,ng·mL^-1)-325.55，相关系数为0.986，检出限为0.447 pg·mL^-1；因此，这项工作实现了高灵敏度、高稳定性地检测癌细胞。

Claims (1)

1.一种自组装的有机半导体材料Cobalt(II)-meso-tetra(4-carboxyphenyl)porphyrin PC05检测癌细胞的光致电化学PEC免疫传感器的制备方法，其特征包括以下步骤：

（1）在导电玻璃ITO上沉积金纳米粒子：导电玻璃为铟锡氧化物玻璃ITO，将导电玻璃切割为4.0×0.5 cm条状，依次用丙酮溶液、二次蒸馏水和无水乙醇超声清洗5 min，将导电玻璃置入5.0 mmol/L HAuCl₄溶液中，循环伏安法沉积纳米金，沉积电位为-1.5~0 V，扫描圈数为20圈，扫速为0.1 V/s；

（2）在沉积金纳米粒子的ITO表面旋涂PC05纳米线：称取0.00474 g PC05加入到3.0 mL的四氢呋喃中，静置2 min，向上述溶液中加入3.0 mL超纯水，静置10 min，将上述混合液在8000 rmp转速下离心处理2 min，使最后的体积为2.0 mL；在室温下反应1 h，然后将上述溶液通过在1000 rpm下60 s，旋涂后在室温下干燥30 min，往复6次旋涂在步骤（1）沉积了金纳米粒子的ITO玻璃上；

（3）构建PEC免疫传感器：在ITO上，将30 µL戊二醛滴加至旋涂好PC05的电极表面，室温孵育30 min，用超纯水彻底清洗3次，将20 µL浓度为0.5 mg/mL的适配体滴加到电极表面，在4 ºC下孵育16 h，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，继续滴涂20 µL 3%的牛血清白蛋白封堵非特异性结合位点，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，将20 μL不同浓度癌细胞滴加至电极表面，37 ºC孵育30 min，用pH 7.4的磷酸盐缓冲液洗涤3次；

（4）PEC免疫传感器的光致电化学免疫检测：以步骤（3）处理好的修饰电极作为工作电极，对电极是铂丝电极，参比电极是Ag/AgCl电极，偏压数值为0 V，氙灯作为光源刺激，电解池为pH 7.4的磷酸盐缓冲液体系，测定电流I-T曲线来进行光电性能的检测。