CN110297030A - 一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法 - Google Patents

一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110297030A
CN110297030A CN201910710171.6A CN201910710171A CN110297030A CN 110297030 A CN110297030 A CN 110297030A CN 201910710171 A CN201910710171 A CN 201910710171A CN 110297030 A CN110297030 A CN 110297030A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sio
tio
solution
nanocomposite
construction method
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.)
Granted
Application number
CN201910710171.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110297030B (zh
Inventor
李静
郭磊
李红波
李艳丽
方海林
王伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangcheng Institute of Technology
Yancheng Institute of Technology
Original Assignee
Yangcheng Institute of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangcheng Institute of Technology filed Critical Yangcheng Institute of Technology
Priority to CN201910710171.6A priority Critical patent/CN110297030B/zh
Publication of CN110297030A publication Critical patent/CN110297030A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110297030B publication Critical patent/CN110297030B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/305—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells optically transparent or photoresponsive electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/307—Disposable laminated or multilayered electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3276—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a hybridisation with immobilised receptors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3278—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction involving nanosized elements, e.g. nanogaps or nanoparticles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/36—Glass electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/64—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving ketones

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明公开一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：S1、制备Fe3O4纳米簇；S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料；S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；S4、构建光电化学适配体传感器。本发明具有灵敏度高、成本效益低、易于制造和可重复性好等特点。

Description

一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法
技术领域
本发明涉及分析化学技术领域，具体涉及一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法。
背景技术
光电化学传感由分离的光辐照和电信号读出组成，由于其背景信号响应低、灵敏度高，极大地引起了科学家们的研究兴趣。在过去十年中，光电化学传感器的研究重点主要是采用信号放大策略，以达到更高的灵敏度和较低的检出限。这些优势可以通过改进光电信标来实现，如金属离子掺杂半导体、染料或空穴牺牲剂敏化半导体、半导体异质结、和纳米贵金属(Au、Ag)等离激元效应敏化半导体。此外，共振能量转移策略亦已应用于构建高灵敏度的"开-关"型光电化学传感器。此外，还采用各种生物信号放大策略，开发超灵敏光电化学传感器。所有这些设计都极大地提高了光电化学传感的灵敏度，检测极限甚至可以达到亚飞摩尔水平。然而，针对实际样品中靶标检测，尤其是对于复杂的生物样品，有效地提高其选择性的光电化学传感器还处于空白。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，具有灵敏度高、成本效益低、易于制造和可重复性好等特点。
技术方案：本发明所述一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：
S1、制备Fe3O4纳米簇；
S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料；
S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；
S4、构建光电化学适配体传感器：取煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于无水乙醇（99%）中，快速加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，60-100℃反应1.5-5h，用乙醇和水洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2；
向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer（即所述的带有羧基的DNA），得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame，加入cDNA溶液，孵育杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA复合物，并将其分散于3ml水中；
向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，通过磁分离洗去游离的黄体酮，用移液枪移取反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测。
优选地，S4中，带有羧基的DNA溶液的活化方法如下：向带有羧基的DNA溶液中加入1-4mmol/L EDC和3-9mmol/L NHS的混合溶液50-200μL，在15-35℃下活化0.5-2h。
优选地，S4中，带有羧基的DNA溶液中，溶剂为pH为6.4-8.4的Tris-HCl溶液（三羟甲基氨基甲烷）。
优选地，S4中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料与无水乙醇的质量体积比（mg/ml）为3-10：15-50。
优选地，S4中，无水乙醇与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为15-50：0.03-0.09。
优选地，S4中，孵育的温度为27-47℃，孵育的时间为0.5-2h。
优选地，S1中，Fe3O4纳米簇的制备方法如下：将NaOH溶解于10-30mL的DEG（二甘醇）溶液中，N2保护下，100-150℃下搅拌0.5-2h，得到均匀的NaOH/DEG溶液，将NaOH/DEG溶液于40-80℃下密封保温备用；将聚丙烯酸、FeCl3溶解于10-25mL DEG溶液中，N2保护下，200-240℃剧烈搅拌0.5-2h后，加入备用的NaOH/DEG溶液1.4-2.8mL，继续反应0.5-2h，自然冷却至室温，用乙醇和水洗涤，分散在1.5-5mL水中，得到Fe3O4纳米簇。
优选地，S2中，Fe3O4@SiO2纳米复合材料的制备方法如下：在10-30mL乙醇和0.5-2mL氨水的混合物中加入1.5-5mL的S1中Fe3O4纳米簇的悬浮液，在室温下强力搅拌3-9min后，注入40-100μL的TEOS（正硅酸乙酯），反应20-60min，将反应得到的Fe3O4@ SiO2纳米粒子进行离心分离，用乙醇洗涤三次，分散在3-12mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2纳米复合材料。
优选地，S3中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料的制备方法如下：将3-12mL的S2中的Fe3O4@SiO2纳米复合材料，10-23mg羟基纤维素（HPC），3-12mL乙醇，1.5-8mL乙腈，以及0.05-0.3mL的氨水混合搅拌10-40min后，加入含有0.15-0.55mL的TBOT（钛酸正丁酯）的乙醇溶液，搅拌1-4h，通过离心收集产生的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米颗粒，用乙醇和超纯水洗涤三次后，在含有1.5-3.5mol/L NaOH的10-30mL水中室温蚀刻10-30min，将所得产品先在40-80℃下干燥0.5-2h，再在400-900℃氮气氛围中煅烧1-4h后，分散在3-9mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过共价键合实现黄体酮核酸适配体在Fe3O4@SiO2@TiO2的高密度组装；且以黄体酮为靶标分子，以超顺磁Fe3O4@SiO2@TiO2为磁光信标，通过黄体酮核酸适配体和捕获DNA在其表面上的固定，构建了一种高选择性的黄体酮光电化学生物传感器，具有灵敏度高、成本效益低、易于制造和可重复性好等特点，为其它生物分子的高性能检测提供了一条新的路径。本发明所采用的制备方法无需复杂的反应条件和反应设备，制备周期短，避免了已报道方法由于高温高压的严格反应条件和过长的反应时间所带来的低产量和高能耗问题。
附图说明
图1为本发明实施例1中对应的高分辨透射电子显微镜图。
图2为本发明实施例1中对应的元素分布图。
图3为本发明实施例1中对应的X-射线衍射光谱图。
图4为本发明实施例1中对应的磁滞回线图。
图5为本发明实施例1中对应的电化学阻抗光谱图。
图6为本发明实施例1中对应的光电流响应图。
图7为本发明实验例1中对应的光电流响应测试结果图。
图8为本发明实验例2中对应的干扰测试结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：
S1、制备Fe3O4纳米簇：将NaOH溶解于20mL的DEG溶液中，N2保护下，120℃下搅拌1h，得到均匀的NaOH/DEG溶液，将NaOH/DEG溶液于60℃下密封保温备用；将聚丙烯酸、FeCl3溶解于15mL DEG溶液中，N2保护下，220℃剧烈搅拌1h后，加入备用的NaOH/DEG溶液1.8mL，继续反应1h，自然冷却至室温，用乙醇和水洗涤，分散在3mL水中，得到Fe3O4纳米簇；
S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料：在20mL乙醇和1mL氨水的混合物中加入3mL的S1中Fe3O4纳米簇的悬浮液，在室温下强力搅拌5min后，注入60μL的TEOS，反应30min，将反应得到的Fe3O4@SiO2纳米粒子进行离心分离，用乙醇洗涤三次，分散在5mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2纳米复合材料；
S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料：将5mL的S2中的Fe3O4@SiO2纳米复合材料，13mg羟基纤维素，5mL乙醇，3mL乙腈，以及0.1mL的氨水混合搅拌20min后，加入含有0.25mL的TBOT的乙醇溶液，搅拌2h，通过离心收集产生的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米颗粒，用乙醇和超纯水洗涤三次后，在含有2.5mol/L NaOH的20mL水中室温蚀刻20min，将所得产品先在60℃下干燥1h，再在600℃氮气氛围中煅烧2h后，分散在5mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；
S4、构建光电化学适配体传感器：取50mg煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于30mL无水乙醇中，快速加入50μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，80℃反应3h，用乙醇和水洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2；
向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame，加入cDNA溶液，37℃孵育1h进行杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA复合物，并将其分散于3ml水中；
向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，通过磁分离洗去游离的黄体酮，用移液枪移取反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测；
其中，S4中，带有羧基的DNA溶液的活化方法如下：向带有羧基的DNA溶液中加入2mmol/L EDC和5mmol/L NHS的混合溶液100μL，在25℃下活化1h；
S4中，带有羧基的DNA溶液中，溶剂为pH为7.4的Tris-HCl溶液。
其中，S1中得到的Fe3O4纳米簇的高分辨透射电子显微镜图如图1（A）所示，S2中得到的Fe3O4@SiO2纳米复合材料的高分辨透射电子显微镜图如图1（B）所示，S3中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料的高分辨透射电子显微镜图如图1（C）所示，S3中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料在600℃氮气氛围中煅烧2小时后的高分辨透射电子显微镜图如图1（D）所示。其中，图1（A）显示了尺寸约为90nm Fe3O4纳米簇的HRTEM图，经过TEOS水解包覆，得到尺寸约180nm的Fe3O4@SiO2，再经过TBOT水解包覆，得到尺寸约300nm的Fe3O4@SiO2@TiO2，然后经过600℃氮气氛围中煅烧2h，其壳层的TiO2结晶度明显提升，其表明Fe3O4@SiO2@TiO2目标产物已成功合成。
其中，S3中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料的元素分布图如图2所示，图2（A）与Fe3O4@SiO2@TiO2相对应，而图2（B）、图2（C）、图2（D）、图2（E）还分别反映了Fe、Si、Ti和O的具体概况；对于Fe、Si、Ti的元素成像，其尺寸相应增加，其分布完全由O图像覆盖；图2进一步表明Fe3O4@SiO2@TiO2目标产物已成功合成。
其中，S1中得到的Fe3O4纳米簇的X-射线衍射光谱图如图3（a）所示，S2中得到的Fe3O4@SiO2纳米复合材料的X-射线衍射光谱图如图3（b）所示，S3中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料的X-射线衍射光谱图如图3（c）所示。其中，从图3（a）上看出的8个晶面对应的2θ角可以归于Fe3O4特征衍射峰；从图3（b）可以看到，在22.5°角附近有一个属于SiO2的宽峰；相比于图3（b），图3（c）中出现了锐钛矿TiO2 3个晶面的特征峰数据，说明Fe3O4@SiO2@TiO2双重核壳结构材料的成功制备。
其中，S1中得到的Fe3O4纳米簇的磁滞回线图如图4（a）所示，S2中得到的Fe3O4@SiO2纳米复合材料的磁滞回线图如图4（b）所示，S3中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料的磁滞回线图如图4（c）所示；图4（B）为图4（A）的局部放大图。其中，从图4（A）中可以看出，所有曲线没有明显的滞后、剩磁和矫顽力现象，都表现出典型的超顺磁特性。从图4（a）可以看出，Fe3O4纳米簇的饱和磁化为72emu/g，当它包覆二氧化硅壳层时，图4（b）的饱和磁化度下降到33emu/g，这是因为大量二氧化硅的涂层稀释了Fe3O4纳米簇的磁响应，当进一步包覆TiO2时，图4（c）中饱和磁化度进一步下降到20emu/g。图4（B）显示了与图4（A）对应的放大磁滞回线，矫顽力均明显示小于15Oe，其表明上述三种材料均为超顺磁材料。
其中，S3中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2，S4中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2、Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame、Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA以及Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮在含有0.2mol/L KNO3的2.5mmol/L [Fe(CN)6]4-/3-溶液中的电化学阻抗光谱图分别如图5（a）、图5（b）、图5（c）、图5（d）、图5（e）所示。从图5中可以看出，对应于不同的修饰电极图5（a）、图5（b）、图5（c）、图5（d）、图5（e），其电子转移阻抗呈逐渐增大趋势，表明每一层材料逐级修饰成功。其中，S3中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2，S4中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2、Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame、Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA以及Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮的光阳极于0.1mol/L PBS缓冲液(pH为7.0)中的光电流响应图分别如图6（a）、图6（b）、图6（c）、图6（d）、图6（e）所示，偏置电位为0.1V，图6显示了对应材料修饰ITO电极的光电流逐渐呈下降趋势，说明每一层修饰材料阻碍了电子在电极上的传递。总之，通过图5和图6可以表明每一层材料在电极上的成功修饰。
实验例1
将S4中得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA分别与0、1、2、4、6、8、10、20、40、60、80、100、200、400、1000、2000、4000、6000、8000和10000pmol/L的黄体酮溶液进行反应，对反应物（传感器）进行光电流响应测试；测试条件为：0.1mol/L PBS缓冲液(pH为7.0)，偏置电位为0.1V；测试结果如图7（A）所示，图7（B）为对应的校正曲线，由图7可知，该传感器具有较宽的动态线性范围：在1-6000pmol/L之间，检出限为0.3pmol/L，该检出限低于目前已报道的其它检测方法。
实验例2
对S4中得到的光电化学适配体传感器进行干扰测试，干扰物质包括：200倍浓度的炔诺酮、500倍浓度的雌二醇、500倍浓度的皮质醇、500倍浓度的雌激素酮、500倍浓度的奎诺酮、500倍雌激素三醇、100倍浓度的上述物质的混合物；测试结果如图8所示，由图8可以看出，上述几种干扰物质对该传感器的干扰比例不超过8%，表明该光电化学传感器具有很好的选择性，其归因于核酸适配体与靶标的特异性结合，以及捕获靶标后，通过外磁场分离Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮，实现了其在单纯的PBS溶液里检测，有效地避开了常见干扰物质的干扰。
本实施例通过二氧化硅壳层作为界面调控介质，消除Fe3O4和TiO2晶面的不匹配因素，可控制备单分散性质的Fe3O4@SiO2@TiO2双重核壳磁光纳米材料，通过核壳结构策略有效地解决了单一材料不具备磁-半导体的双重特性。本实施例所采用的制备方法无需复杂的反应条件和反应设备，制备周期短，避免了已报道方法由于高温高压的严格反应条件和过长的反应时间所带来的低产量和高能耗问题。本实施例以黄体酮为靶标分子，以超顺磁Fe3O4@SiO2@TiO2为磁光信标，通过黄体酮核酸适配体和捕获DNA在其表面上的固定，构建了一种高选择性的黄体酮光电化学生物传感器。实验结果表明，血清样品中常见共存的生物分子，如200倍浓度的炔诺酮、500倍浓度的雌二醇、500倍浓度的皮质醇、500倍浓度的雌激素酮、500倍浓度的奎诺酮、500倍雌激素三醇和100倍浓度的上述几种干扰物质对该传感器的干扰比例不超过8%，表明该策略具有优良的选择性。除此之外，其还具有灵敏度高、成本效益低、易于制造和可重复性好等特点。
实施例2
一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：
S1、制备Fe3O4纳米簇：将NaOH溶解于10mL的DEG溶液中，N2保护下，100℃下搅拌0.5h，得到均匀的NaOH/DEG溶液，将NaOH/DEG溶液于40℃下密封保温备用；将聚丙烯酸、FeCl3溶解于10mL DEG溶液中，N2保护下，200℃剧烈搅拌0.5h后，加入备用的NaOH/DEG溶液1.4mL，继续反应0.5h，自然冷却至室温，用乙醇和水洗涤，分散在1.5mL水中，得到Fe3O4纳米簇；
S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料：在10mL乙醇和0.5mL氨水的混合物中加入1.5mL的S1中Fe3O4纳米簇的悬浮液，在室温下强力搅拌3min后，注入40μL的TEOS，反应20min，将反应得到的Fe3O4@SiO2纳米粒子进行离心分离，用乙醇洗涤三次，分散在3mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2纳米复合材料；
S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料：将3mL的S2中的Fe3O4@SiO2纳米复合材料，10mg羟基纤维素，3mL乙醇，1.5mL乙腈，以及0.05mL的氨水混合搅拌10min后，加入含有0.15mL的TBOT的乙醇溶液，搅拌1h，通过离心收集产生的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米颗粒，用乙醇和超纯水洗涤三次后，在含有1.5mol/L NaOH的10mL水中室温蚀刻10min，将所得产品先在40℃下干燥0.5h，再在400℃氮气氛围中煅烧1h后，分散在3mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；
S4、构建光电化学适配体传感器：取30mg煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于15mL无水乙醇中，快速加入30μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，60℃反应1.5h，用乙醇和水洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2；
向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame，加入cDNA溶液，27℃孵育0.5h进行杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA复合物，并将其分散于3ml水中；
向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，通过磁分离洗去游离的黄体酮，用移液枪移取反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测；
其中，S4中，带有羧基的DNA溶液的活化方法如下：向带有羧基的DNA溶液中加入1mmol/L EDC和3mmol/L NHS的混合溶液50μL，在15℃下活化0.5h；
S4中，带有羧基的DNA溶液中，溶剂为pH为6.4的Tris-HCl溶液。
实施例3
一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，所述方法包括下述步骤：
S1、制备Fe3O4纳米簇：将NaOH溶解于30mL的DEG溶液中，N2保护下，150℃下搅拌2h，得到均匀的NaOH/DEG溶液，将NaOH/DEG溶液于80℃下密封保温备用；将聚丙烯酸、FeCl3溶解于25mL DEG溶液中，N2保护下，240℃剧烈搅拌2h后，加入备用的NaOH/DEG溶液2.8mL，继续反应2h，自然冷却至室温，用乙醇和水洗涤，分散在5mL水中，得到Fe3O4纳米簇；
S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料：在30mL乙醇和2mL氨水的混合物中加入5mL的S1中Fe3O4纳米簇的悬浮液，在室温下强力搅拌9min后，注入100μL的TEOS，反应60min，将反应得到的Fe3O4@SiO2纳米粒子进行离心分离，用乙醇洗涤三次，分散在12mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2纳米复合材料；
S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料：将12mL的S2中的Fe3O4@SiO2纳米复合材料，23mg羟基纤维素，12mL乙醇，8mL乙腈，以及0.3mL的氨水混合搅拌40min后，加入含有0.55mL的TBOT的乙醇溶液，搅拌4h，通过离心收集产生的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米颗粒，用乙醇和超纯水洗涤三次后，在含有3.5mol/L NaOH的30mL水中室温蚀刻30min，将所得产品先在80℃下干燥2h，再在900℃氮气氛围中煅烧4h后，分散在9mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；
S4、构建光电化学适配体传感器：取100mg煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于50mL无水乙醇中，快速加入90μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，100℃反应5h，用乙醇和水洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2；
向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame，加入cDNA溶液，47℃孵育2h进行杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA复合物，并将其分散于3ml水中；
向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，通过磁分离洗去游离的黄体酮，用移液枪移取反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测；
其中，S4中，带有羧基的DNA溶液的活化方法如下：向带有羧基的DNA溶液中加入4mmol/L EDC和9mmol/L NHS的混合溶液200μL，在35℃下活化2h；
S4中，带有羧基的DNA溶液中，溶剂为pH为8.4的Tris-HCl溶液。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
S1、制备Fe3O4纳米簇；
S2、制备Fe3O4@SiO2纳米复合材料；
S3、制备Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料；
S4、构建光电化学适配体传感器：取煅烧过的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料分散于无水乙醇中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，60-100℃反应1.5-5h，洗涤，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2；
向活化后的带有羧基的DNA溶液中加入得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2，4℃下反应过夜，洗去游离的aptamer，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-NH2-aptame，加入cDNA溶液，孵育杂交，洗去游离的cDNA，得到Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA复合物，并将其分散于水中；
向得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA溶液中加入黄体酮溶液进行反应，洗去游离的黄体酮，将反应得到的Fe3O4@SiO2@TiO2-aptamer-cDNA/黄体酮溶液滴涂在ITO导电玻璃上，自然凉干，进行光电化学信号检测。
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，S4中，带有羧基的DNA溶液的活化方法如下：向带有羧基的DNA溶液中加入1-4mmol/L EDC和3-9mmol/L NHS的混合溶液50-200μL，在15-35℃下活化0.5-2h。
3.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，带有羧基的DNA溶液中，溶剂为pH为6.4-8.4的Tris-HCl溶液。
4.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料与无水乙醇的质量体积比（mg/ml）为3-10：15-50。
5.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，无水乙醇与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为15-50：0.03-0.09。
6.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S4中，孵育的温度为27-47℃，孵育的时间为0.5-2h。
7.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S1中，Fe3O4纳米簇的制备方法如下：将NaOH溶解于10-30mL的DEG溶液中，N2保护下，100-150℃下搅拌0.5-2h，得到均匀的NaOH/DEG溶液，将NaOH/DEG溶液于40-80℃下密封保温备用；将聚丙烯酸、FeCl3溶解于10-25mL DEG溶液中，N2保护下，200-240℃剧烈搅拌0.5-2h后，加入备用的NaOH/DEG溶液1.4-2.8mL，继续反应0.5-2h，自然冷却至室温，用乙醇和水洗涤，分散在1.5-5mL水中，得到Fe3O4纳米簇。
8.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S2中，Fe3O4@SiO2纳米复合材料的制备方法如下：在10-30mL乙醇和0.5-2mL氨水的混合物中加入1.5-5mL的S1中Fe3O4纳米簇的悬浮液，在室温下强力搅拌3-9min后，注入40-100μL的TEOS，反应20-60min，将反应得到的Fe3O4@ SiO2纳米粒子进行离心分离，用乙醇洗涤三次，分散在3-12mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2纳米复合材料。
9.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，S3中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料的制备方法如下：将3-12mL的S2中的Fe3O4@SiO2纳米复合材料，10-23mg羟基纤维素，3-12mL乙醇，1.5-8mL乙腈，以及0.05-0.3mL的氨水混合搅拌10-40min后，加入含有0.15-0.55mL的TBOT的乙醇溶液，搅拌1-4h，通过离心收集产生的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米颗粒，用乙醇和超纯水洗涤三次后，在含有1.5-3.5mol/L NaOH的10-30mL水中室温蚀刻10-30min，将所得产品先在40-80℃下干燥0.5-2h，再在400-900℃氮气氛围中煅烧1-4h后，分散在3-9mL的乙醇中，得到Fe3O4@SiO2@TiO2纳米复合材料。
CN201910710171.6A 2019-08-02 2019-08-02 一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法 Active CN110297030B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910710171.6A CN110297030B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910710171.6A CN110297030B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110297030A true CN110297030A (zh) 2019-10-01
CN110297030B CN110297030B (zh) 2021-11-16

Family

ID=68032614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910710171.6A Active CN110297030B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110297030B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022027976A1 (zh) * 2020-08-05 2022-02-10 宁波大学 基于Fe 3O 4@SiO 2@TiO 2纳米粒子富集和PSMA传感器检测前列腺癌外泌体的方法
WO2022139194A1 (ko) * 2020-12-24 2022-06-30 (주)오상헬스케어 면역센서용 양자점 프로브 및 이의 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040248282A1 (en) * 2001-06-11 2004-12-09 Pisharody Sobha M. Electronic detection of biological molecules using thin layers
CN104451557A (zh) * 2014-12-04 2015-03-25 哈尔滨工业大学 具有超快响应速度的光电位置传感材料及其制备方法
US20150247816A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-03 The Florida International University Board Of Trustees Label-free electrochemical biosensor
CN105241938A (zh) * 2015-09-14 2016-01-13 盐城工学院 一种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的构建及检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040248282A1 (en) * 2001-06-11 2004-12-09 Pisharody Sobha M. Electronic detection of biological molecules using thin layers
US20150247816A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-03 The Florida International University Board Of Trustees Label-free electrochemical biosensor
CN104451557A (zh) * 2014-12-04 2015-03-25 哈尔滨工业大学 具有超快响应速度的光电位置传感材料及其制备方法
CN105241938A (zh) * 2015-09-14 2016-01-13 盐城工学院 一种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的构建及检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XINYUE HU等: "Magnetic loading of TiO2/SiO2/Fe3O4 nanoparticles on electrode surface for photoelectrocatalytic degradation of diclofenac", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 *
YIXIN LIU等: "A simple label-free photoelectrochemical immunosensor for highly sensitive detection of aflatoxin B1 based on CdS–Fe3O4 magnetic nanocomposites", 《RSC ADV.》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022027976A1 (zh) * 2020-08-05 2022-02-10 宁波大学 基于Fe 3O 4@SiO 2@TiO 2纳米粒子富集和PSMA传感器检测前列腺癌外泌体的方法
WO2022139194A1 (ko) * 2020-12-24 2022-06-30 (주)오상헬스케어 면역센서용 양자점 프로브 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN110297030B (zh) 2021-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Ultrasensitive simultaneous detection of four biomarkers based on hybridization chain reaction and biotin–streptavidin signal amplification strategy
Qiu et al. Synthesis and characterization of ferrocene modified Fe3O4@ Au magnetic nanoparticles and its application
Wang et al. Synthesis of palladium-coated magnetic nanoparticle and its application in Heck reaction
CN109612977B (zh) 基于表面增强拉曼光谱的无酶信号放大生物标志物检测方法
CN106323935B (zh) 一种核-壳-卫星三维结构的磁性复合sers基底及其制备方法
CN101509919A (zh) 可用于squid检测的水溶性磁性纳米粒子的制备方法
Xia et al. Self-enhanced electrochemiluminescence of luminol induced by palladium–graphene oxide for ultrasensitive detection of aflatoxin B1 in food samples
CN110297030A (zh) 一种高选择性黄体酮光电化学生物传感器的构建方法
Zhu et al. Simultaneous detection of four biomarkers with one sensing surface based on redox probe tagging strategy
Tan et al. Detection mechanism and the outlook of metal-organic frameworks for the detection of hazardous substances in milk
CN107290412A (zh) 一种基于ZnTCPP@MOF的电化学免疫检测微囊藻毒素的方法
CN104634973A (zh) 一种纳米金复合材料免疫传感器的制备方法及应用
CN111778013B (zh) 一种用于检测四环素残留的荧光探针及其制备方法和应用
CN108535236A (zh) 一种基于双重放大SERS信号系统超灵敏检测miRNA的方法
CN113504283B (zh) 用于检测没食子酸的复合材料修饰电极的制备方法及应用
Li et al. Gold nanocluster-confined covalent organic frameworks as bifunctional probes for electrochemiluminescence and colorimetric dual-response sensing of Pb2+
Liu et al. A novel pH-responsive electrochemiluminescence immunosensor for ALV-J detection based on hollow MnO2 encapsulating Ru (bpy) 3Cl2
CN105973956A (zh) 检测食品中香草醛的石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极及检测方法
CN106680345A (zh) 磁性复合纳米材料、电化学生物传感器及制备、构建方法
Ghafary et al. Ultrasensitive fluorescence immunosensor based on mesoporous silica and magnetic nanoparticles: Capture and release strategy
CN110297029A (zh) 一种基于超顺磁纳米复合物构建癌胚抗原的光电化学传感器
CN108663416B (zh) 一种用于甲醛检测的气敏元件及其制造方法
CN113584129B (zh) p53基因检测探针、所得生物传感器及其应用
CN114720515A (zh) 一种线性范围可调、聚多巴胺介导的免修饰便携式电导率免疫传感器的构建方法及应用
CN110297026B (zh) 一种基于超顺磁Fe3O4@void@TiO2原位构建银离子的光电化学检测方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant