CN114740073A - 一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用 - Google Patents

一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114740073A
CN114740073A CN202210337696.1A CN202210337696A CN114740073A CN 114740073 A CN114740073 A CN 114740073A CN 202210337696 A CN202210337696 A CN 202210337696A CN 114740073 A CN114740073 A CN 114740073A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polypeptide
molecular recognition
layer
buffer solution
cysteine
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
Application number
CN202210337696.1A
Other languages
English (en)
Inventor
蒋与久
韩俊峰
朱鹏
王蔚芝
王秩伟
李珊珊
姚裕贵
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.)
Yangtze River Delta Research Institute Of Beijing University Of Technology Jiaxing
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Yangtze River Delta Research Institute Of Beijing University Of Technology Jiaxing
Beijing Institute of Technology BIT
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 Yangtze River Delta Research Institute Of Beijing University Of Technology Jiaxing, Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Yangtze River Delta Research Institute Of Beijing University Of Technology Jiaxing
Priority to CN202210337696.1A priority Critical patent/CN114740073A/zh
Publication of CN114740073A publication Critical patent/CN114740073A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • G01N27/416—Systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • 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
    • G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用，属于生物传感器技术领域。所述分子识别部分由机械剥离蓝膜、Bi2Se3层、金纳米颗粒层和半胱氨酸修饰的多肽组成；所述Bi2Se3层粘贴在机械剥离蓝膜上，在Bi2Se3层的表面镀有金纳米颗粒层，金纳米颗粒层上组装有半胱氨酸修饰的多肽；所述分子识别部分通过离子溅射法在Bi2Se3层上镀上一层金纳米颗粒层，然后将半胱氨酸修饰的多肽与制备好的镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层进行自组装而得到；将所述分子识别部分应用到多肽生物传感器中，采用电化学测试的方法实现对目标物质的检测，检测范围宽，检测极限低，且具有良好的检测灵敏性。

Description

一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用，属于生物传感器技术领域。
背景技术
生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。其中多肽生物传感器，是将已知氨基酸序列的多肽应用至识别元件，通过换能器，将识别元件感知的信号转化为能够观察记录的信号，如电信号，完成对目标物质的检测，所述目标物质能够与所述已知氨基酸序列的多肽产生特异性结合。
多肽生物传感器通过利用多肽与适配的目标物发生特异性结合以进行目标物的分子识别，使其能够被广泛地应用，如用于检测抗体、酶或蛋白质等。
目前多肽生物传感器有采用玻碳电极或者金电极作为工作电极，然后通过在玻碳电极或者金电极表面通过各种方法进行修饰，进而相应的对电化学信号进行改善，从而达到提高检测灵敏度的方法。但是目前针对玻碳电极或者金电极表面进行修饰的步骤，操作复杂；利用多肽和目标物的特异性结合来检测目标物，而特异性结合的作用力较弱，现有的多肽生物传感器不容易实现对目标物的检测。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种多肽生物传感器的分子识别部分，包括Bi2Se3拓扑材料，将所述分子识别部分用于多肽生物传感器的工作电极中，无需将Bi2Se3拓扑材料修饰到玻碳电极上，就可以采用电化学测试的方法实现对目标抗体蛋白的检测，应用方便。
本发明的目的之二在于提供一种本发明所述的多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，所述方法具有简单、易于操作的优点，适用于规模化生产。
本发明的目的之三在于提供一种本发明所述的多肽生物传感器的分子识别部分的应用，将所述分子识别部分应用到多肽生物传感器中，采用电化学测试的方法实现对目标物质的检测，具有检测范围宽，检测极限低的优点，并且具有良好的检测灵敏性。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种多肽生物传感器的分子识别部分，所述分子识别部分由机械剥离蓝膜、Bi2Se3层、金纳米颗粒层和半胱氨酸修饰的多肽组成；所述Bi2Se3层粘贴在机械剥离蓝膜上，在所述Bi2Se3层的表面镀有金纳米颗粒层，金纳米颗粒层上组装有半胱氨酸修饰的多肽，所述多肽为能够与目标物质产生特异性结合的多肽。
其中，金纳米颗粒层的平均厚度为1nm～5nm。
优选，金纳米颗粒层的平均厚度为2nm。
一种本发明所述多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)采用离子溅射的方法在Bi2Se3层上镀上一层金纳米颗粒层。
Bi2Se3层通过在Bi2Se3晶体材料上采用机械剥离的方法获得，具体为：在Bi2Se3晶体材料上粘贴机械剥离蓝膜，然后撕下所述蓝膜，则在所述蓝膜上得到了Bi2Se3层。
所述离子溅射的方法具体为：在真空度小于等于6×10-2mBar的环境中进行，离子溅射所用的金属靶为金，溅射电流为20mA～25mA，溅射时间为5s～15s，离子溅射结束后，得到镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层。
优选，溅射电流为23mA，溅射时间为10s。
(2)将半胱氨酸修饰的多肽与制备好的镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层进行自组装，获得本发明所述的多肽生物传感器的分子识别部分。
所述自组装的条件为：将含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液滴加到Bi2Se3层上的金纳米颗粒层的表面上，在4℃下孵育11h～15h，孵育完成后，得到孵育后的样品，清洗，以去除未吸附在金纳米颗粒层表面的半胱氨酸修饰的多肽，在室温下干燥，得到本发明所述的多肽生物传感器的分子识别部分。
优选，所述含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液中半胱氨酸修饰的多肽的浓度为0.1mg/mL。
优选，将含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液滴加到Bi2Se3层上的金纳米颗粒层的表面上，在4℃下孵育12h～14h。
优选，采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液进行清洗。
一种本发明所述多肽生物传感器的分子识别部分的应用，即将所述分子识别部分应用于多肽生物传感器中，采用电化学测试的方法实现对目标物质的检测，具体方法如下：
(a)将牛血清白蛋白V(BSA)缓冲溶液或者6-巯基己-1-醇(MCH)缓冲溶液加入到所述分子识别部分的金纳米颗粒层上，在4℃下孵育1h～2h，使没有与半胱氨酸修饰的多肽结合的金纳米颗粒封闭，孵育结束后，清洗，去除多余的BSA缓冲溶液或MCH缓冲溶液，得到封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分。
优选，采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液进行清洗。
(b)将含有目标物质的PBS缓冲溶液加入到封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分，在4℃的条件下，让目标物质和半胱氨酸修饰的多肽相互作用1h～2h，所述相互作用为目标物质和半胱氨酸修饰的多肽的特异性结合，然后清洗掉未完成相互作用的目标物质，在室温下干燥，得到多肽生物传感器的工作电极。
优选，含有目标物质的PBS缓冲溶液中，目标物质的浓度为1.0×10-9mg/mL～1.0×10-5mg/mL。
优选，所述半胱氨酸修饰的多肽为具有抗原性的多肽，所述目标物质为抗体蛋白。
优选，在4℃的条件下，目标物质和半胱氨酸修饰的多肽相互作用2h。
优选，采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液进行清洗。
(c)采用电化学工作站和三电极体系进行电化学测试，其中工作电极为步骤(b)制得的多肽生物传感器的工作电极，参比电极为银/氯化银电极或者饱和甘汞电极，对电极为铂丝电极或者铂片电极，通过电化学测试方法检测目标物质的浓度。
所述电化学测试方法为电化学阻抗测试、差分脉冲伏安法或方波伏安法。
所述电化学测试使用的缓冲溶液是磷酸根浓度为0.01mol/L～0.1mol/L的PBS缓冲溶液，所述PBS缓冲溶液中含有铁氰化钾、亚铁氰化钾和氯化钾，其中铁氰化钾和亚铁氰化钾的浓度均为1mmol/L～10mmol/L，且两者的浓度相同；氯化钾的浓度大于0且小于等于0.1mol/L。
优选，所述PBS缓冲溶液中，铁氰化钾和亚铁氰化钾的浓度均为10mmol/L，氯化钾的浓度为0.1mol/L。
所述电化学测试的测试温度为室温。
一种多肽生物传感器，所述生物传感器的分子识别部分为本发明所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分。
有益效果
1.本发明提供了一种多肽生物传感器的分子识别部分，包括Bi2Se3拓扑材料，将所述分子识别部分用于多肽生物传感器的工作电极中，无需将Bi2Se3拓扑材料修饰到玻碳电极上，就可以采用电化学测试的方法实现对目标物质的检测，应用方便。另外，将Bi2Se3拓扑材料用于多肽生物传感器分子识别部分，由于Bi2Se3是一种拓扑材料，其表面存在鲁棒的拓扑表面态，有利于电子在表面态上的输运，减少迁移率低和散射大造成的电子噪声，使所述分子识别部分具有良好的检测灵敏性。在应用时，由所述分子识别部分制备得到的工作电极，其表面是固液界面电荷传输的必经通道，利用Bi2Se3拓扑表面态的高的电荷传输性能和低的电荷传输噪声，有利于实现对生物分子的敏感探测。
2.本发明提供了一种所述多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，所述方法具有简单、易于操作的优点，适用于规模化生产。
3.本发明提供了一种所述多肽生物传感器的分子识别部分的应用，将所述分子识别部分应用到多肽生物传感器中，采用电化学测试的方法实现对目标物质的检测，具有检测范围宽，检测范围可以达到1.0×10-9mg/mL～1.0×10-5mg/mL；且检测极限低，能够达到1.0×10-9mg/mL；另外，本发明所述分子识别部分具有良好的检测灵敏性。
附图说明
图1为实施例1通过电化学测试获得的不同抗体蛋白浓度下电化学阻抗图。
图2为实施例2通过电化学测试获得的不同抗体蛋白浓度下电化学阻抗图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
以下实施例中：
所用的离子溅射/热蒸发一体化镀膜系统的厂家为英国Quorum公司，型号为Q150RES。
所用的电化学工作站的型号为上海辰华CHI650E。
所用的PBS缓冲溶液购自于上海桥星贸易有限公司的磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液。
所用的机械剥离蓝膜的生产厂家为Ultron Systems公司，型号为1035R-1.0。
所用的绝缘胶带为3M的1600#无铅电工胶带。
所述质量分数为4％的BSA缓冲溶液是将BSA溶解于磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液中，且BSA的质量分数为4％。
实施例1
一种多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)将一块单晶Bi2Se3晶体材料固定在载玻片上，然后将机械剥离蓝膜粘在Bi2Se3晶体材料的表面，用手指按压，最后将所述蓝膜从Bi2Se3晶体材料表面撕下来，则在所述蓝膜上得到Bi2Se3层。
将Bi2Se3层放入离子溅射/热蒸发一体化镀膜系统中的样品台上，用真空泵对所述镀膜系统进行抽真空处理，待真空度达到6×10-2mBar时，开始采用离子溅射的方法，在Bi2Se3层表面镀上金纳米颗粒层，离子溅射所用的金属靶是纯度为99.99％的金，溅射电流为23mA，溅射时间为10s，离子溅射结束，得到镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层样品，其中金纳米颗粒层的平均厚度为2nm。
(2)将镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层样品放置在载玻片上，并保持水平的状态；用打孔器在绝缘胶带上打出直径为2mm的圆孔，然后将带有圆孔的绝缘胶带覆盖在金纳米颗粒层上，将圆孔周边的绝缘胶带按压紧密，然后将10μL的含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液滴加在所述样品表面，在4℃下孵育12h，孵育结束后，得到孵育后的样品，采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液清洗三次，以去除未吸附在金纳米颗粒层表面的半胱氨酸修饰的多肽，自然风干，得到一种多肽生物传感器的分子识别部分。
其中，含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液中半胱氨酸修饰的多肽的浓度为0.1mg/mL。
所述半胱氨酸修饰的多肽为具有抗原性的多肽，具体为半胱氨酸修饰的HA tag多肽，其氨基酸序列为：Cys-Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val-Pro-Asp-Tyr-Ala(简称CYPYDVPDYA)。
利用本实施例制得的一种多肽生物传感器的分子识别部分对目标抗体蛋白进行检测，所述目标抗体蛋白为北京义翘神州科技股份有限公司(Sino Biological Inc.)的Anti-HA Tag Antibody，货号为100028-MM10，所述检测方法为：
(a)将10μL质量分数为4％的BSA缓冲溶液加入到由圆孔暴露出的所述分子识别部分中含有半胱氨酸修饰的多肽的那一面，在4℃下孵育1h，使没有与半胱氨酸修饰的多肽结合的金纳米颗粒封闭，孵育结束后，采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液清洗三次，以去除多余的BSA缓冲溶液，得到封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分。
(b)取10μL含有抗体蛋白的PBS缓冲溶液滴加到由圆孔暴露出来的封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分含有半胱氨酸修饰的多肽的那一面，然后将滴加有抗体蛋白的所述分子识别部分放入冰箱中，在4℃的条件下，让抗体蛋白和半胱氨酸修饰的多肽相互作用2h，然后取出相互作用完成后的所述分子识别部分，并用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液清洗三次，以去除未完成相互作用的半胱氨酸修饰的多肽，自然风干，得到多肽生物传感器的工作电极。
含有抗体蛋白的PBS缓冲溶液中抗体蛋白的浓度分别为1.0×10-9mg/mL、1.0×10-8mg/mL、1.0×10-7mg/mL、1.0×10-6mg/mL和1.0×10-5mg/mL。
(c)采用电化学工作站和传统三电极体系进行电化学测试，其中工作电极为步骤(b)制得的工作电极，参比电极为银/氯化银电极，对电极为铂丝电极。
电化学测试使用的缓冲溶液是磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液，所述PBS缓冲溶液中含有10mmol/L的铁氰化钾、10mmol/L亚铁氰化钾以及0.1mol/L氯化钾；电化学测试的测试温度为室温。
其中，电化学阻抗(EIS)测试的参数：初始电位为开路电势，最高频率为100kHZ，最低频率为0.1HZ，振幅为0.005V。
电化学阻抗(EIS)测试的结果见图1，从图中可以看到随着抗体蛋白浓度的增加，测试的工作电极表面的电荷转移电阻会增大，意味着抗体蛋白和半胱氨酸修饰的多肽相互作用以后，在所述分子识别部分的金纳米颗粒层的表面覆盖一层抗原抗体复合物，阻碍了阴离子[Fe(CN)6]3-/4-与工作电极表面金纳米颗粒层之间的电荷交换，使得在电极表面电荷交换的能力变弱，测得的电荷转移电阻也会增大。当抗体蛋白浓度为1.0×10-9mg/mL时，此时抗体蛋白的数量较少，与半胱氨酸修饰的多肽相互作用的数量少，对阴离子[Fe(CN)6]3-/4-阻碍的能力较弱，所以从图1可以看出，抗体蛋白浓度为1.0×10-9mg/mL的阻抗值是5个测试样品中最小的。随着含有抗体蛋白的缓冲溶液中抗体蛋白的浓度分别增加到1.0×10-8mg/mL、1.0×10-7mg/mL、1.0×10-6mg/mL和1.0×10-5mg/mL时，抗体蛋白和半胱氨酸修饰的多肽相互作用的数量逐渐增多，测试得到的阻抗值也是依次增大，所以本实施例制得的一种多肽生物传感器的分子识别部分能够检测出浓度为1.0×10-9mg/mL～1.0×10-5mg/mL的抗体蛋白，最低检测限达到了1.0×10-9mg/mL。由于测试的阻抗值比较大，即横坐标Z′的数值比较大，说明所述分子识别部分比较灵敏。
实施例2
一种多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)将一块单晶Bi2Se3晶体材料固定在载玻片上，然后将机械剥离蓝膜粘在Bi2Se3晶体材料的表面，用手指按压，最后将所述蓝膜从Bi2Se3晶体材料表面撕下来，则在所述蓝膜上得到Bi2Se3层。
将Bi2Se3层放入离子溅射/热蒸发一体化镀膜系统中的样品台上，用真空泵对所述镀膜系统进行抽真空处理，待真空度达到6×10-2mBar时，开始采用离子溅射的方法，在Bi2Se3层表面镀上金纳米颗粒层，离子溅射所用的金属靶是纯度为99.99％的金，溅射电流为23mA，溅射时间为10s，离子溅射结束，得到镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层样品，金纳米颗粒层的平均厚度为2nm。
(2)将镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层样品放置在载玻片上，并保持水平的状态，用打孔器在绝缘胶带上打出直径为2mm的圆孔，然后将带有圆孔的绝缘胶带覆盖在镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层样品的那一面上，将圆孔周边的绝缘胶带按压紧密，然后将10μL的含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液滴加在所述样品表面，在4℃下孵育14h，孵育结束后，得到孵育后的样品，用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液清洗三次，以去除未吸附在金纳米颗粒层表面的半胱氨酸修饰的多肽，自然风干，得到一种多肽生物传感器的分子识别部分。
其中，含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液中半胱氨酸修饰的多肽的浓度为0.1mg/mL。
所述半胱氨酸修饰的多肽为具有抗原性的多肽，具体为半胱氨酸修饰的HA tag多肽，其氨基酸序列为：Cys-Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val-Pro-Asp-Tyr-Ala(简称CYPYDVPDYA)。
利用本实施例制得的一种多肽生物传感器的分子识别部分对目标抗体蛋白进行检测，所述目标抗体蛋白为北京义翘神州科技股份有限公司(Sino Biological Inc.)的Anti-HA Tag Antibody，货号为100028-MM10，所述检测方法为：
(a)将15μL质量分数为4％的BSA缓冲溶液加入到由圆孔暴露出的所述分子识别部分中含有半胱氨酸修饰的多肽的那一面，在4℃下孵育1.5h，使没有与半胱氨酸修饰的多肽结合的金纳米颗粒封闭，孵育结束后，用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液清洗三次，以去除多余的BSA缓冲溶液，得到封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分。
(b)取20μL含有抗体蛋白的PBS缓冲溶液滴加到由圆孔暴露出来的封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分含有半胱氨酸修饰的多肽的那一面，然后将滴加有抗体蛋白的所述分子识别部分放入冰箱中，在4℃的条件下，让抗体蛋白和半胱氨酸修饰的多肽相互作用2h，然后取出相互作用完成后的所述分子识别部分，并用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液清洗三次，以去除未完成相互作用的半胱氨酸修饰的多肽，自然风干，得到多肽生物传感器的工作电极。
含有抗体蛋白的PBS缓冲溶液中抗体蛋白的浓度分别为1.0×10-9mg/mL、1.0×10-8mg/mL、1.0×10-7mg/mL、1.0×10-6mg/mL和1.0×10-5mg/mL。
(c)采用电化学工作站和传统三电极体系进行电化学测试，其中工作电极为步骤(b)制得的工作电极，参比电极为银/氯化银电极，对电极为铂丝电极；
电化学测试使用的缓冲溶液是磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液，其中含有10mmol/L的铁氰化钾和10mmol/L亚铁氰化钾以及0.1mol/L氯化钾；电化学测试的测试温度为室温。
其中，电化学阻抗(EIS)测试的参数：初始电位为开路电势，最高频率为100kHZ，最低频率为0.1HZ，振幅为0.005V。
电化学阻抗测试的结果见图2，从图中可以看到随着抗体蛋白浓度的增加，测试的工作电极表面的电荷转移电阻也会增大，而且检测的抗体蛋白浓度范围同样是1.0×10- 9mg/mL～1.0×10-5mg/mL，最低检测限达到了1.0×10-9mg/mL。由于测试的阻抗值比较大，即横坐标Z′的数值比较大，说明所述分子识别部分比较灵敏。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多肽生物传感器的分子识别部分，其特征在于：所述分子识别部分由机械剥离蓝膜、Bi2Se3层、金纳米颗粒层和半胱氨酸修饰的多肽组成；所述Bi2Se3层粘贴在机械剥离蓝膜上，在所述Bi2Se3层的表面镀有金纳米颗粒层，金纳米颗粒层上组装有半胱氨酸修饰的多肽，所述多肽为能够与目标物质产生特异性结合的多肽；
其中，金纳米颗粒层的平均厚度为1nm～5nm。
2.根据权利要求1所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分，其特征在于：金纳米颗粒层的平均厚度为2nm。
3.一种如权利要求1或2所述的多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：
(1)采用离子溅射的方法在Bi2Se3层上镀上一层金纳米颗粒层；
在Bi2Se3晶体材料上粘贴机械剥离蓝膜，然后撕下所述蓝膜，则在所述蓝膜上得到了Bi2Se3层；
所述离子溅射的方法具体为：在真空度小于等于6×10-2mBar的环境中进行，离子溅射所用的金属靶为金，溅射电流为20mA～25mA，溅射时间为5s～15s，离子溅射结束后，得到镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层；
(2)将半胱氨酸修饰的多肽与制备好的镀有金纳米颗粒层的Bi2Se3层进行自组装，得到所述多肽生物传感器的分子识别部分；
所述自组装的条件为：将含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液滴加到Bi2Se3层上的金纳米颗粒层的表面上，在4℃下孵育11h～15h，孵育完成后，得到孵育后的样品，清洗，在室温下干燥，得到所述多肽生物传感器的分子识别部分。
4.根据权利要求3所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，其特征在于：所述离子溅射的方法，溅射电流为23mA，溅射时间为10s。
5.根据权利要求3所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，其特征在于：所述含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液中半胱氨酸修饰的多肽的浓度为0.1mg/mL；
所述自组装的条件中：将含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液滴加到Bi2Se3层上的金纳米颗粒层的表面上，在4℃下孵育12h～14h；
采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液进行清洗。
6.根据权利要求3所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分的制备方法，其特征在于：所述离子溅射的方法，溅射电流为23mA，溅射时间为10s；
所述含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液中半胱氨酸修饰的多肽的浓度为0.1mg/mL；
所述自组装的条件中：将含有半胱氨酸修饰的多肽的PBS缓冲溶液滴加到Bi2Se3层上的金纳米颗粒层的表面上，在4℃下孵育12h～14h；
采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液进行清洗。
7.一种如权利要求1或2所述的多肽生物传感器的分子识别部分的应用，其特征在于：
(a)将BSA缓冲溶液或者MCH缓冲溶液加入到所述分子识别部分的金纳米颗粒层上，在4℃下孵育1h～2h，孵育结束后，清洗，得到封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分；
(b)将含有目标物质的PBS缓冲溶液加入到封闭后的多肽生物传感器的分子识别部分，在4℃的条件下，让目标物质和半胱氨酸修饰的多肽相互作用1h～2h，所述相互作用为目标物质和半胱氨酸修饰的多肽的特异性结合，然后清洗，在室温下干燥，得到多肽生物传感器的工作电极；
(c)采用电化学工作站和三电极体系进行电化学测试，其中工作电极为步骤(b)制得的多肽生物传感器的工作电极，参比电极为银/氯化银电极或者饱和甘汞电极，对电极为铂丝电极或者铂片电极，通过电化学测试方法检测目标物质的浓度；
所述电化学测试方法为电化学阻抗测试、差分脉冲伏安法或方波伏安法；
所述电化学测试使用的缓冲溶液是磷酸根浓度为0.01mol/L～0.1mol/L的PBS缓冲溶液，所述PBS缓冲溶液中含有铁氰化钾、亚铁氰化钾和氯化钾，其中铁氰化钾和亚铁氰化钾的浓度均为1mmol/L～10mmol/L，且两者的浓度相同；氯化钾的浓度大于0且小于等于0.1mol/L；
所述电化学测试的测试温度为室温。
8.根据权利要求7所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分的应用，其特征在于：含有目标物质的PBS缓冲溶液中，目标物质的浓度为1.0×10-9mg/mL～1.0×10-5mg/mL；
所述半胱氨酸修饰的多肽为具有抗原性的多肽，所述目标物质为抗体蛋白。
9.根据权利要求8所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分的应用，其特征在于：
步骤(b)中，在4℃的条件下，目标物质和半胱氨酸修饰的多肽相互作用2h；
步骤(a)和(b)中，所述清洗均采用磷酸根浓度为0.01mol/L的PBS缓冲溶液进行清洗；
步骤(c)中，所述PBS缓冲溶液中，铁氰化钾和亚铁氰化钾的浓度均为10mmol/L，氯化钾的浓度为0.1mol/L。
10.一种多肽生物传感器，其特征在于：所述生物传感器的分子识别部分为权利要求1或2所述的一种多肽生物传感器的分子识别部分。
CN202210337696.1A 2022-03-31 2022-03-31 一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用 Pending CN114740073A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210337696.1A CN114740073A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210337696.1A CN114740073A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114740073A true CN114740073A (zh) 2022-07-12

Family

ID=82280048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210337696.1A Pending CN114740073A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114740073A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105445349A (zh) * 2015-10-14 2016-03-30 上海大学 特异性多肽探针修饰的金电极、其制备方法及应用
CN113311038A (zh) * 2021-05-20 2021-08-27 北京理工大学 一种dna生物传感器的分子识别部分、其制备和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105445349A (zh) * 2015-10-14 2016-03-30 上海大学 特异性多肽探针修饰的金电极、其制备方法及应用
CN113311038A (zh) * 2021-05-20 2021-08-27 北京理工大学 一种dna生物传感器的分子识别部分、其制备和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CELESTE L. MELAMED ET AL: "Large Area Atomically Flat Surfaces via Exfoliation of Bulk Bi2Se3 Single Crystals", 《CHEM. MATER.》 *
YUJIU JIANG ET AL: "Electrochemical DNA Biosensors Based on the Intrinsic Topological Insulator BiSbTeSe2 for Potential Application in HIV Determination", 《ACS APPL. BIO MATER.》 *
刘燚 等: "Bi2Se3/MoS2异质结的光学性质", 《河北大学学报（自然科学版）》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. A novel label-free amperometric immunosensor for carcinoembryonic antigen based on redox membrane
Herzog et al. Electrochemical strategies for the label-free detection of amino acids, peptides and proteins
Qiu et al. A label-free amperometric immunosensor based on biocompatible conductive redox chitosan-ferrocene/gold nanoparticles matrix
Zaijun et al. A sensitive and highly stable electrochemical impedance immunosensor based on the formation of silica gel–ionic liquid biocompatible film on the glassy carbon electrode for the determination of aflatoxin B1 in bee pollen
CN111965231A (zh) 一种用于病毒检测的半导体传感器及其制备方法与应用
CN108802124B (zh) 一种基于谷胱甘肽复合膜栅极金电极的l-胱氨酸的检测方法及传感器
CN109596697B (zh) 一种电化学免疫传感器及其制备方法和应用
CN103472123B (zh) 基于金属标记和生物亲和的原位阳极溶出伏安分析方法
Liang et al. Fabrication, characterization, and application of potentiometric immunosensor based on biocompatible and controllable three-dimensional porous chitosan membranes
CN113311038B (zh) 一种dna生物传感器的分子识别部分、其制备和应用
Lu et al. A new phosphothreonine lyase electrochemical immunosensor for detecting Salmonella based on horseradish peroxidase/GNPs-thionine/chitosan
CN112816106A (zh) 一种铽镝铁柔性磁弹性薄膜生物传感器及其制备方法
Mendoza et al. Scalable fabrication of immunosensors based on carbon nanotube polymer composites
Wang et al. Co 3 O 4/PAn MAGNETIC NANOPARTICLE-MODIFIED ELECTROCHEMICAL IMMUNOSENSOR FOR CHLORPYRIFOS.
CN114740073A (zh) 一种多肽生物传感器的分子识别部分、其制备和应用
CN110702759B (zh) 一种检测甲胎蛋白的zif-8复合材料电化学免疫传感器及其制备方法和应用
CN111721820A (zh) 一种非标记型检测前列腺特异性抗原的电化学免疫传感器及其制备方法
Li et al. Electrochemical immunosensing based on signal amplification strategy for alpha-fetoprotein detection
Wang et al. A label-free electrochemical immunosensor with a novel signal production and amplification strategy based on three-dimensional pine-like Au–Cu nanodendrites
Shen et al. A versatile matrix of an ionic liquid functionalized with aldehyde and ferrocene groups for label-free electrochemical immunosensors
TWI655288B (zh) Method of detecting a target in a sample
CN210376224U (zh) 一种检测l-精氨酸的传感器
CN108680634B (zh) 一种基于谷胱甘肽修饰栅极金电极的l-胱氨酸的检测方法及传感器
Liang et al. A sensitive amperometric immunosensor for hepatitis B surface antigen based on biocompatible redox-active chitosan–toluidine blue/gold nanoparticles composite film
CN114778641B (zh) 一种核酸适配体电化学生物传感器探测头、制备及其应用

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