CN111751414B - 一种辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器的制备方法及应用；本发明采用红外辐照处理BiVO4首次实现了外加偏压可调控的增强和抑制型的传感器，其具有高灵敏、高分辨的特性，同时同一体系的两种传感器，可以实现对难氧化和易氧化肿瘤标志物的检测，本发明设计的PEC适配体传感器的灵敏度是目前灵敏度最高的传感器，因此本发明设计的传感器在PSA早期的精确筛查，前列腺癌的治理过程中和术后动态检测中发挥更大的作用。同时对于其他癌症标志物AFP、CEA同样具有高灵敏的检测特性。另外本发明设计的两种传感器具有反应迅速、操作简单、检测的背景信号低等优点。

Description

一种辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器
技术领域
本发明属于光电化学领域；尤其涉及一种辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器的制备方法及应用。
背景技术
半导体光电化学生物传感器一种新近出现的方法，它继承了电化学生物分析的优点，同时由于其独特的PEC设置(分别由光和电以分离能形式作为激发源和检测信号组成)具有更高的灵敏度。此外，测试直接以电流作为读数通常比光学仪器更简单、更便宜、更易于小型化，因此在早期筛查和动态监测方面具有更大的应用前景。
但目前光电化学生物传感器依然存在着很多问题，例如光阳极材料光电性能较差致使传感器的背景信号较大、材料的稳定性较差难以实现光阳极的重复使用、探针固定较为繁琐容易引入人为误差，其次要实现对于肿瘤标志物的高分辨动态监测这对传感器的灵敏度、分辨率、稳定性都提出更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供了一种辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器的制备方法及应用。
第一方面，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，以浓硫酸和30％过氧化氢配置食人鱼溶液，清洗FTO导电玻璃表面，超纯水反复冲洗，高纯氮气吹干，备用；
步骤2，将Bi(NO3)3·5H2O和NaI溶于超纯水，搅拌至全部溶解，HNO3调节pH至1.2，得溶液A；将对苯醌充分溶于乙醇中，超声溶解，得溶液B；将溶液A和溶液B两溶液混合，搅拌均匀，得溶液C；
步骤3，将FTO导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，在溶液C中利用电沉积制备BiOI薄膜；
步骤4，所述BiOI薄膜上滴涂乙酰丙酮氧钒溶液，干燥，450℃下退火1h，NaOH溶液清洗，得到BiVO4薄膜；其中，所述BiVO4薄膜的厚度为300nm～600nm；
步骤5，将所述BiVO4薄膜进行红外光辐照处理，在所述BVO4薄膜的表面即可得Laser-BiVO4薄膜；其中，所述Laser-BiVO4薄膜的厚度为200nm～500nm；
步骤6，将g-C3N4粉体溶于乙醇中，分别悬涂于所述BiVO4薄膜、Laser-BiVO4薄膜之上，保温，得到BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜；
步骤7，所述BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜的表面分别滴加DNA适配体溶液，保温，超纯水冲洗电极表面，去除DNA适配体，即可。
优选地，步骤1中，所述浓硫酸与过氧化氢的质量比为7:3。
优选地，步骤2中，所述Bi(NO3)3·5H2O的质量为2.9g，NaI的质量为12g，全部溶于200mL超纯水中，对2.85g对苯醌溶于90mL乙醇中；所述溶液A与溶液B的容积混合比例是20：9。
优选地，步骤3中，所述电沉积的具体步骤是：取40mL的C溶液，以FTO作为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/AgCl为参比电极将三个电极侵入到C溶液中，设置电沉积参数进行沉积，电沉积的沉积参数为：先在-0.3V沉积5s，再在-0.1V沉积40s；所述乙酰丙酮氧钒溶液为0.3g乙酰丙酮氧钒溶于6mL二甲基亚砜中得到的溶液。
电沉积的沉积参数为：先在-0.3V沉积5s，再在-0.1V沉积40s。
优选地，步骤5中，所述红外光辐照处理的条件是：功率1.0-4.0W，波长800-1200nm。
优选地，步骤6中，所述g-C3N4粉体用量是5.6g溶于乙醇35mL中；所述在保温的温度为250～350℃，时间为30～60min。
优选地，步骤7中，所述DNA适配体溶液浓度为1μmol/L，测试时滴加20μL DNA适配体溶液于电极表面；所述保温的温度为36℃，时间为2h。
第二方面，本发明还涉及前述的辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器的制备方法的应用，用于检测PSA，DNA适配体的碱基序列为：
5′-CGA TGG CAT ATT AAA GCT CGC CAT CAA ATA GCG TGG CCT GG-3′。
用于检测癌胚抗原CEA，DNA适配体的碱基序列为：
5′-AAA AAA TAC CAG CTT ATT CAA TT-3′。
用于检测甲胎蛋白AFP，DNA适配体的碱基序列为：
5′-GGC AGG AAG ACA AAC AAG CTT GGC GGC GGG AAG GTG TTT AAA TTC CCGGGT CTG CGT GGT CTG TGG TGC TGT-3′。
优选地，本发明采用光电化学阳极氧化方法，先在导电基底上制备BiVO4薄膜，然后在BiVO4薄膜上修饰上g-C3N4薄膜，最后利用g-C3N4薄膜的表面π-π吸附作用将用于检测待测物的DNA适配体固定在g-C3N4薄膜上。
本发明分别采用BiVO4薄膜和Laser-BiVO4薄膜作为光阳极，制备出两款针对于肿瘤标志物PSA、CEA、AFP浓度变化呈相反变化规律的传感器(即一种随肿瘤标志物浓度变化光电流成线性增加的信号增强型传感器；一种随肿瘤标志物浓度变化光电流成线性减小的信号抑制型传感器)，还包括：g-C3N4薄膜，该PEC适配体传感器以g-C3N4薄膜作为光阳极和DNA适配体之间的界面调和体。
在本发明的方法有以下优点：
(1)本发明在同一材料体系下分别设计了增强型和抑制性的传感器，用于肿瘤标志物前列腺特异性抗原PSA、癌胚抗原CEA、甲胎蛋白AFP的高灵敏检测。
(2)本发明在BiVO4薄膜和Laser-BiVO4上通过修饰5-10nm的g-C3N4隧穿层，制备出了BiVO4/g-C3N4和Laser-BiVO4/g-C3N4电极材料，其中，本发明的制备过程中g-C3N4不仅具有隧穿效应，减少阳极材料电子和空穴的复合，提高的材料的光电相应；而且g-C3N4还具有固定适配体的作用；将g-C3N4的双功能调节作用结合BiVO4和Laser-BiVO4优良的光电性能，从而实现了本发明所述传感器具有更高的灵敏度和分辨率。
(3)本发明采用红外辐照处理的方法，通过在BiVO4薄膜表面引入氧空位，从而对其能带进行调控降低其氧化电势，这样设计出抑制性传感器，本发明在同一材料体系下设计分别设计出增强和抑制两种类型传感器，对于难氧化和易氧化的物质都能实现检测，这就拓展了传感器应用的广度。
附图说明
图1是BiVO4薄膜表面扫描电镜SEM图；
图2是Laser-BiVO4薄膜表面扫描电镜SEM图；
图3是BiVO4和Laser-BiVO4的ESR氧空位测试图谱；
图4是BiVO4和Laser-BiVO4的O1s XPS测试图谱；
图5是BiVO4/g-C3N4高分辨透射电镜图；
图6是BiVO4/Laser-g-C3N4高分辨透射电镜图；
图7是实施例1制得的BiVO4/g-C3N4/PSA适配体增强型传感器对PSA线性检测图；
图8是实施例1制得的BiVO4/Laser-g-C3N4/PSA适配体抑制性传感器对PSA线性检测图；
图9是实施例1制得的两种传感器的特异性测试结果对比图；
图10是实施例2制得的BiVO4/g-C3N4/CEA适配体增强型传感器对CEA线性检测图；
图11是实施例1制得的BiVO4/Laser-g-C3N4/CEA适配体抑制性传感器对CEA线性检测图；
图12是实施例3制得的BiVO4/Laser-g-C3N4/AFP适配体增强型传感器对AFP线性检测图；
图13是实施例3制得的BiVO4/Laser-g-C3N4/AFP适配体抑制性传感器对AFP线性检测图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。
实施例1
本实施例采用光电化学阳极氧化方法，先在导电基底上制备BiVO4薄膜，利用利用红外光辐照BiVO4得到Laser-BiVO4薄膜，然后分别在BiVO4和Laser-BiVO4薄膜上修饰上g-C3N4薄膜，利用g-C3N4薄膜的表面π-π吸附作用将用于前列腺特异性抗原PSA的DNA适配体固定在g-C3N4薄膜上，制备得到用于检测前列腺特异性抗原PSA的PEC适配体传感器BiVO4/g-C3N4/PSA增强型适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA抑制型适配体传感器，具体制备过程如下：
(1)以浓硫酸和30％过氧化氢的混合物(质量比为7:3)配置的食人鱼溶液清洗FTO导电玻璃(2cm×1cm×0.2cm)表面，然后再以超纯水反复冲洗并以高纯氮气吹干备用；
(2)称取2.9g Bi(NO3)3·5H2O和12g NaI溶于200mL超纯水中充分搅拌混合，待溶液澄清均匀后调节溶液pH至1.2，称取2.85g对苯醌溶于90mL乙醇中，超声30min使对苯醌充分溶解，然后将两溶液混合，搅拌30min至溶液均匀，最后将溶液保存于22℃恒温恒湿箱内备用；
(3)以清洗好的FTO导电玻璃作为工作电极，以铂电极作为对电极，以Ag/AgCl电极作为参比电极，在步骤(2)所配制的溶液中利用电沉积制备BiOI薄膜，具体的，先在-0.1V沉积5s，再在-0.1V沉积40s；
(4)称取0.3g乙酰丙酮氧钒溶于6mL二甲基亚砜中得到乙酰丙酮氧钒溶液，在步骤(3)所制得的BiOI薄膜上滴涂20μL乙酰丙酮氧钒溶液，50℃干燥后于450℃下退火1h，然后用1mol/L的NaOH溶液清洗，得到BiVO4薄膜；
(5)将制备好的BiVO4薄膜，以功率1.0-2.0W，波长800-900nm的红外光处理BiVO4薄膜表面即可得到Laser-BiVO4薄膜；
(6)称取5.6三聚氰胺100mL超纯水中，向溶液中加入1.2g固体亚磷酸充分搅拌至溶液透明无沉淀，160℃下水热24h，将水热所得溶液反复冲洗过滤，烘干后所得粉体置于单口烧瓶中加入35mL乙醇和15mL甘油90℃回流6h，回流产物反复冲洗抽滤干燥后置于马弗炉600℃保温2h，即得到少层g-C3N4粉体；
(7)将步骤(6)制备的少层g-C3N4粉体溶于超纯水中形成分散液，超声分散4h后用220nm的滤膜进行过滤得到分散液吸取40μL该分散液悬涂于步骤(5)所制得的BiVO4和Laser-BiVO4薄膜之上，在350℃下保温1h，得到BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜，用超纯水清洗后备用；
(8)在步骤(7)所制得的BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜表面分别滴加20μL浓度为20nmol/L的用于检测前列腺特异性抗原PSA的DNA适配体溶液，37℃下保温2h，然后用超纯水清洗掉薄膜表面未吸附牢固的DNA适配体，其中，用于检测前列腺特异性抗原PSA的DNA适配体，DNA适配体的碱基序列为：5′-CGA TGG CAT ATT AAA GCT CGC CATCAA ATA GCG TGG CCT GG-3′。
在该BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器的制备的过程中，对步骤(4)和步骤(5)制得的BiVO4薄膜和Laser-BiVO4薄膜进行了电镜扫描，并对其进行其进行了氧空位的ESR测试和O1s的XPS测试其中，BiVO4薄膜的扫描电镜SEM图见图1，由图1可知，BiVO4薄膜的表面为扭曲的条带状结构，这样的结构有助于g-C3N4的吸附。Laser-BiVO4的扫描电镜SEM图见图2；由图2可知，Laser-BiVO4薄膜的表面更加平整其空间电阻小有助于载流子在材料表面的快速传递。
BiVO4薄膜和Laser-BiVO4薄膜表面的氧空位ESR测试见图3，BiVO4薄膜和Laser-BiVO4薄膜表面的O1s XPS测试见图4。由图3和图4可知，经过红外辐照处理后BiVO4薄膜表面引入了更多的氧空位这样使得所生成的Laser-BiVO4价带负移氧化能力下降，因此难以捕获氧化PSA形成抑制性传感器。
进一步采用透射电镜对BiVO4薄膜和Laser-BiVO4薄膜修饰g-C3N4的颗粒进行表征。图5为BiVO4/g-C3N4的高分辨透射电镜图，图6为Laser-BiVO4/g-C3N4的高分辨透射电镜图；
由图5和图6可知BiVO4和Laser-BiVO4薄膜表面吸附一层厚度在5nm左右的g-C3N4。
制得BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器之后，对其检测限和特异性进行如下分析。
(1)BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器的检测限。
准备不同浓度的待测液：首先吸取1mg/mL的PSA原液10μL溶于990μL的Tris-HCl缓冲液中获得10μg/mL的实验室PSA母液，然后采用Tri s-HCl缓冲液进行稀释，得到浓度分别为10ag/mL、10ag/mL、1fg/mL、100fg/mL、10pg/mL、1ng/mL、10ng/mL的PSA标准待测溶液。将所得标准待测溶液保存于-20℃环境中。
以制得的BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器分别作为工作电极，以Ag/AgCl电极作为参比电极，以铂电极作为对电极，以pH为7.4、浓度为0.1mol/L的磷酸缓冲液作为电解液。吸取10μL不同浓度的标准待测溶液滴涂于工作电极表面，并于37℃恒温干燥箱内干燥30min。清洗传感器电极表面然后将干燥完成的工作电极放置于电解槽中，在可见光照射下BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器施加偏压25m V，Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器施加偏压-25m V，通过电化学工作站记录不同浓度的PSA开光后传感器的光电流，然后以PSA浓度的对数为横坐标，以记录的光电流大小为纵坐标即可绘制传感器的线性检测线。
由于DNA适配体可以特异性吸附待测物，本发明设计的BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器在可见光照射下都会产生的光生空穴，未经红外辐照处理的BiVO4其空穴的氧化能力可以完成对PSA的氧化加速电子和空穴引起光电流增加，而经红外辐照处理后Laser-BiVO4其氧化能力不足无法完成对于PSA的氧化，反而阻碍了空穴向外传递引起光电流下降。采用i-t曲线法测定吸附不同浓度待测物后两种传感器的光电流数值，利用光电流的大小与待测物浓度的对数之间的线性关系，建立工作曲线——线性检测线，从而可以实现待测物的定量分析。
所述BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器对待测物前列腺特异性抗原PSA的线性检测图见图7。
由图7可知，所述BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器对待测物前列腺特异性抗原PSA的线性检测区域是10ag/mL～10ng/mL，线性检测方程斜率为0.0395，线性相关系数为0.9967。
Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器对待测物前列腺特异性抗原PSA的线性检测图见图8。
由图8可知，所述Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器对待测物前列腺特异性抗原PSA的线性检测区域是10ag/mL～10ng/mL，线性检测方程斜率为0.0122，线性相关系数为0.9921。
可见，两种传感器都可以满足对PSA的高灵敏及高分辨检测，相比较而言增强型的BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器其检测线性方程的斜率更大及灵敏度更到，同时线性相关性更好。
(2)BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器的特异性
配制浓度为0.1ng/mL的PSA溶液、甲胎蛋白AFP溶液、癌胚抗原CEA溶液、牛血清蛋白BSA溶液和1U/ml,糖类抗原CA125。
以制得的BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器分别作为工作电极，以Ag/AgCl电极作为参比电极，以铂电极作为对电极，以pH为7.4、浓度为0.1mol/L的磷酸缓冲液作为电解液。吸取10μL不同浓度的标准待测溶液滴涂于工作电极表面，并于37℃恒温干燥箱内干燥30min。清洗传感器电极表面然后将干燥完成的工作电极放置于电解槽中，在可见光照射下BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器施加偏压25m V，Laser-BiVO4/g-C3N4/PSA适配体传感器施加偏压-25m V。记录滴加不同待测物溶液后开光电流的变化值。
由图9可知，两种传感器仅在PSA存在时会产生明显的光电响应。
在医学界，前列腺癌是发生在前列腺的一种恶性肿瘤，是男性最常见的癌症。在美国前列腺癌发病率位居男性癌症首位，在中国，其发病率排在第6位。而研究数据表明中国前列腺癌患者5年生存率确仅为53.5％，美国前列腺癌患者的5年生存率可达99％，美国麻省总医院泌尿生殖系统肿瘤临床项目联合主任Dr.Aria Olumi认为美国患者5年内的生存率明显较高与PSA筛查的广泛开展普及有很大关系。前列腺特异抗原(PSA，Prostatespecific antigen)是前列腺相关的一种抗原，正常时仅有极低水平的PSA存在于血液中(正常值一般<4ng/mL)。血清中PSA水平在前列腺癌的早期诊断、治疗过程、术后监测等三个阶段都起着至关重要的作用。
目前对于PSA的检测方法耗时、昂贵、不方便同时也没有达到对PSA的高精密、高分辨的动态检测水平。因此开发操作简单、成本低廉、响应时间短、高分辨率、超灵敏的检测方法对于癌症的早期诊断和治疗反应的监测具有重要意义。
实施例2
本实施例采用与实施例1相同的方法，制备得到用于检测癌胚抗原CEA的PEC适配体传感器——BiVO4/g-C3N4/CEA增强型适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/CEA抑制型适配体传感器，具体制备过程如下：
(1)以浓硫酸和30％过氧化氢的混合物(质量比为7:3)配置的食人鱼溶液清洗FTO导电玻璃(2cm×1cm×0.2cm)表面，然后再以超纯水反复冲洗并以高纯氮气吹干备用；
(2)称取2.9g Bi(NO3)3·5H2O和12g NaI溶于200mL超纯水中充分搅拌混合，待溶液澄清均匀后调节溶液pH至1.2，称取2.85g对苯醌溶于90mL乙醇中，超声30min使对苯醌充分溶解，然后将两溶液混合，搅拌30min至溶液均匀，最后将溶液保存于22℃恒温恒湿箱内备用；
(3)以清洗好的FTO导电玻璃作为工作电极，以铂电极作为对电极，以Ag/AgCl电极作为参比电极，在步骤(2)所配制的溶液中利用电沉积制备BiOI薄膜，具体的，先在-0.1V沉积5s，再在-0.1V沉积40s；
(4)称取0.3g乙酰丙酮氧钒溶于6mL二甲基亚砜中得到乙酰丙酮氧钒溶液，在步骤(3)所制得的BiOI薄膜上滴涂20μL乙酰丙酮氧钒溶液，50℃干燥后于450℃下退火1h，然后用1mol/L的NaOH溶液清洗，得到BiVO4薄膜；
(5)将制备好的BiVO4薄膜，以功率2.0～3.0W，波长1000～1100nm的红外光处理BiVO4薄膜表面即可得到Laser-BiVO4薄膜
(6)称取5.6三聚氰胺100mL超纯水中，向溶液中加入1.2g固体亚磷酸充分搅拌至溶液透明无沉淀，160℃下水热24h，将水热所得溶液反复冲洗过滤，烘干后所得粉体置于单口烧瓶中加入35mL乙醇和15mL甘油90℃回流6h，回流产物反复冲洗抽滤干燥后置于马弗炉600℃保温2h，即得到少层g-C3N4粉体；
(7)将步骤(6)制备的少层g-C3N4粉体溶于超纯水中形成分散液，超声分散4h后用220nm的滤膜进行过滤得到分散液吸取40μL该分散液悬涂于步骤(5)所制得的BiVO4和Laser-BiVO4薄膜之上，在350℃下保温1h，得到BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜，用超纯水清洗后备用；
(8)在步骤(7)所制得的BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜表面分别滴加30μL浓度为40nmol/L的用于检测癌胚抗原CEA的DNA适配体溶液，37℃下保温2h，然后用超纯水清洗掉薄膜表面未吸附牢固的DNA适配体，其中，用于检测癌胚抗原CEA的DNA适配体，DNA适配体的碱基序列为：5′-AAA AAA TAC CAG CTT ATT CAA TT-3′。
采用与实施例1相同的方法，对制得的BiVO4/g-C3N4/CEA增强型和Laser-BiVO4/g-C3N4/CEA抑制性适配体传感器的线性检测区域以及检测限进行了测定。
经检测，该BiVO4/g-C3N4/CEA增强型适配体传感器对待测物癌胚抗原CEA的线性检测图见图10，线性检测区域为：0.1fg/mL-1ng/mL,线性相关性为0.997，检测线斜率为：0.025。
经检测，该Laser-BiVO4/g-C3N4/CEA抑制性适配体传感器对待测物癌胚抗原CEA的线性检测图见图11，线性检测区域为：0.1fg/mL～1ng/mL,线性相关性为0.995，检测线斜率为：-0.014。
可见，该BiVO4/g-C3N4/CEA增强型和Laser-BiVO4/g-C3N4/CEA抑制性适配体传感器对待测物癌胚看光CEA都具有具有超高的检测灵敏度。
实施例3
本实施例采用与实施例1相同的方法，制备得到用于检测甲胎蛋白AFP的PEC适配体传感器——BiVO4/g-C3N4/AFP增强型适配体传感器和Laser-BiVO4/g-C3N4/AFP抑制型适配体传感器，具体制备过程如下：
(1)以浓硫酸和30％过氧化氢的混合物(质量比为7:3)配置的食人鱼溶液清洗FTO导电玻璃(2cm×1cm×0.2cm)表面，然后再以超纯水反复冲洗并以高纯氮气吹干备用；
(2)称取2.9g Bi(NO3)3·5H2O和12g NaI溶于200mL超纯水中充分搅拌混合，待溶液澄清均匀后调节溶液pH至1.2，称取2.85g对苯醌溶于90mL乙醇中，超声30min使对苯醌充分溶解，然后将两溶液混合，搅拌30min至溶液均匀，最后将溶液保存于22℃恒温恒湿箱内备用；
(3)以清洗好的FTO导电玻璃作为工作电极，以铂电极作为对电极，以Ag/AgCl电极作为参比电极，在步骤(2)所配制的溶液中利用电沉积制备BiOI薄膜，具体的，先在-0.1V沉积5s，再在-0.1V沉积40s；
(4)称取0.3g乙酰丙酮氧钒溶于6mL二甲基亚砜中得到乙酰丙酮氧钒溶液，在步骤(3)所制得的BiOI薄膜上滴涂20μL乙酰丙酮氧钒溶液，50℃干燥后于450℃下退火1h，然后用1mol/L的NaOH溶液清洗，得到BiVO4薄膜；
(5)将制备好的BiVO4薄膜，以功率3.0-4.0W，波长1100-1200nm的红外光处理BiVO4薄膜表面即可得到Laser-BiVO4薄膜
(6)称取5.6三聚氰胺100mL超纯水中，向溶液中加入1.2g固体亚磷酸充分搅拌至溶液透明无沉淀，160℃下水热24h，将水热所得溶液反复冲洗过滤，烘干后所得粉体置于单口烧瓶中加入35mL乙醇和15mL甘油90℃回流6h，回流产物反复冲洗抽滤干燥后置于马弗炉600℃保温2h，即得到少层g-C3N4粉体；
(7)将步骤(6)制备的少层g-C3N4粉体溶于超纯水中形成分散液，超声分散4h后用220nm的滤膜进行过滤得到分散液吸取40μL该分散液悬涂于步骤(5)所制得的BiVO4和Laser-BiVO4薄膜之上，在350℃下保温1h，得到BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜，用超纯水清洗后备用；
(8)在步骤(7)所制得的BiVO4/g-C3N4薄膜和Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜表面分别滴加30μL浓度为40nmol/L的用于检测甲胎蛋白AFP的DNA适配体溶液，37℃下保温2h，然后用超纯水清洗掉薄膜表面未吸附牢固的DNA适配体，其中，用于检测甲胎蛋白AFP的DNA适配体，DNA适配体的碱基序列为：5′-GGC AGG AAG ACA AAC AAG CTT GGC GGC GGG AAG GTGTTT AAA TTC CCG GGT CTG CGT GGT CTG TGG TGC TGT-3′。
本实施例采用与实施例1相同的方法，对制得的BiVO4/g-C3N4/AFP增强型和Laser-BiVO4/g-C3N4/AFP抑制性适配体传感器的线性检测区域以及检测限进行了测定。
经检测，该BiVO4/g-C3N4/AFP增强型适配体传感器对待测物甲胎蛋白AFP的线性检测图见图12，线性检测区域为：0.1fg/mL～1ng/mL,线性相关性为0.997，检测线斜率为：0.027。
经检测，该Laser-BiVO4/g-C3N4/AFP抑制性适配体传感器对待测物甲胎蛋白AFP的线性检测图见图13，线性检测区域为：0.1fg/mL～1ng/mL,线性相关性为0.995，检测线斜率为：-0.011。
可见，该BiVO4/g-C3N4/AFP增强型和Laser-BiVO4/g-C3N4/AFP抑制性适配体传感器对待测物甲胎蛋白AFP都具有超高的检测灵敏度。
综上，本发明采用红外辐照处理BiVO4制备了增强和抑制型的传感器，其具有高灵敏、高分辨的特性，同时同一体系的两种传感器可以实现对难氧化和易氧化的检测，本发明设计的PEC适配体传感器的灵敏度是目前灵敏度最高的传感器，因此本发明设计的传感器在PSA早期的精确筛查，前列腺癌的治理过程中和术后动态检测中发挥更大的作用。同时对于其他癌症标志物AFP、CEA同样具有高灵敏的检测特性。另外本发明设计的两种传感器具有反应迅速、操作简单、检测的背景信号低等优点。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (2)

1.一种辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，以浓硫酸和30％过氧化氢配置食人鱼溶液，清洗FTO导电玻璃表面，超纯水反复冲洗，高纯氮气吹干，备用；
步骤2，将Bi(NO3)3·5H2O和NaI溶于超纯水，搅拌至全部溶解，HNO3调节pH至1.2，得溶液A；将对苯醌充分溶于乙醇中，超声溶解，得溶液B；将溶液A和溶液B两溶液混合，搅拌均匀，得溶液C；
步骤3，将FTO导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，在溶液C中利用电沉积制备BiOI薄膜；
步骤4，所述BiOI薄膜上滴涂乙酰丙酮氧钒溶液，干燥，450℃下退火1h，NaOH溶液清洗，得到BiVO4薄膜；其中，所述BiVO4薄膜的厚度为300nm～600nm；
步骤5，将所述BiVO4薄膜进行红外光辐照处理，在所述Bi VO4薄膜的表面即可得Laser-BiVO4薄膜；其中，所述Laser-BiVO4薄膜的厚度为200nm～500nm；
步骤6，将g-C3N4粉体溶于乙醇中，悬涂于所述Laser-BiVO4薄膜之上，保温，得到Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜；
步骤7，所述Laser-BiVO4/g-C3N4薄膜的表面滴加DNA适配体溶液，保温，超纯水冲洗电极表面，去除DNA适配体，即可；
步骤1中，所述浓硫酸与过氧化氢的质量比为7:3；
步骤2中，所述Bi(NO3)3·5H2O的质量为2.9g，NaI的质量为12g，全部溶于200mL超纯水中，对2.85g对苯醌溶于90mL乙醇中；所述溶液A与溶液B的容积混合比例是20：9；
步骤3中，所述电沉积的具体步骤是：取40mL的溶液C，以FTO作为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/AgCl为参比电极将三个电极侵入到C溶液中，设置电沉积参数进行沉积，电沉积的沉积参数为：先在-0.3V沉积5s，再在-0.1V沉积40s；所述乙酰丙酮氧钒溶液为0.3g乙酰丙酮氧钒溶于6mL 二甲基亚砜中得到的溶液；
步骤5中，所述红外光辐照处理的条件是：功率1.0-4.0W，波长800-1200nm；
步骤6中，所述g-C3N4粉体用量是5.6g溶于乙醇35mL中；所述保温的温度为250～350℃，时间为30～60min；
步骤7中，所述DNA适配体溶液浓度为1μmol/L，测试时滴加20μL DNA适配体溶液于电极表面；所述保温的温度为36℃，时间为2h；
采用光电化学阳极氧化方法，先在导电基底上制备BiVO4薄膜，然后在BiVO4薄膜上修饰上g-C3N4薄膜，最后利用g-C3N4薄膜的表面π-π吸附作用将用于检测待测物的DNA适配体固定在g-C3N4薄膜上。
2.一种如权利要求1所述的辐照改性钒酸铋适配体光电化学传感器的制备方法的应用，其特征在于，用于检测PSA，DNA适配体的碱基序列为：
5′-CGA TGG CAT ATT AAA GCT CGC CAT CAA ATA GCG TGG CCT GG-3′；
用于检测癌胚抗原CEA，DNA适配体的碱基序列为：
5′-AAA AAA TAC CAG CTT ATT CAA TT-3′；
用于检测甲胎蛋白AFP，DNA适配体的碱基序列为：
5′-GGC AGG AAG ACA AAC AAG CTT GGC GGC GGG AAG GTG TTT AAA TTC CCG GGTCTG CGT GGT CTG TGG TGC TGT-3′。
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