修飾電極的光電化學(xué)傳感器的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的光電化學(xué)傳感器的制備方法及應(yīng)用。具體是在電極上將具有光電催化活性的AuOT12核殼納米材料與Bi2S3納米棒復(fù)合，制備無(wú)標(biāo)記型光電化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的快速、超靈敏檢測(cè)。屬于新型功能材料與生物傳感檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光致電化學(xué)檢測(cè)是生物分析中一種新興的檢測(cè)方法。光致電化學(xué)檢測(cè)過(guò)程中，光為激發(fā)信號(hào)，電信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)。由于激發(fā)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的完全分離使得背景信號(hào)的降低，光致電化學(xué)具有比傳統(tǒng)的電化學(xué)方法更高的靈敏度。因此，將免疫分析技術(shù)與光電檢測(cè)技術(shù)結(jié)合，能夠大大提高被測(cè)物檢測(cè)的靈敏度，實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測(cè)。此外，與熒光、化學(xué)發(fā)光等光學(xué)檢測(cè)方法復(fù)雜、昂貴的光學(xué)檢測(cè)裝置和復(fù)雜的影像識(shí)別軟件對(duì)比，光致電化學(xué)檢測(cè)裝置具有簡(jiǎn)單和成本低等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來(lái)，光電化學(xué)傳感器已廣泛應(yīng)用于疾病分析、環(huán)境治理與食品檢測(cè)中。
[0003]1102是一種在光催化、太陽(yáng)能電池以及燃料電池等方面應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。然而由于T12寬的禁帶寬度(3.2 eV)，只能在紫外光區(qū)被有效激發(fā)，因此在可見(jiàn)光區(qū)的光電轉(zhuǎn)換效率極低。Bi2S3擁有窄的禁帶寬度(1.6 eV)，將其與T1 2復(fù)合可增強(qiáng)其在可見(jiàn)光的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，AuOT12核殼結(jié)構(gòu)中Au的引入可增強(qiáng)光電子的傳輸速度，從而提高材料的光電性能。本發(fā)明以Au@Ti02/Bi2S3納米材料為光活性基底，制備無(wú)標(biāo)記型免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的高靈敏檢測(cè)。此外，該傳感器應(yīng)用于其他腫瘤標(biāo)志物的分析檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一是基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的光電化學(xué)傳感器的制備。
[0005]本發(fā)明的目的之二是將該光電化學(xué)免疫傳感器應(yīng)用于乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的高靈敏檢測(cè)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案
1.一種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的光電化學(xué)傳感器的制備方法
(1)Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的制備，將ITO導(dǎo)電玻璃切割至2cm X 0.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈桑粚? μ?、3 mg/mL的AuOT12溶液滴加到電極表面，室溫條件下自然晾干，將6 μ?、3~5 mg/mL的Bi2S3溶液滴加到電極表面，室溫條件下晾干；
(2)滴加6μ?、8~12 Pg/mL的CA15-3捕獲抗體Ab1于電極表面，4°C冰箱中晾干，超純水沖洗； (3)滴加3μ?、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 -2.0 %的BS溶液A于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4°C冰箱中晾干；
(4)用超純水清洗，晾至濕潤(rùn)狀態(tài)，將6UL,0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL不同濃度的CA15-3溶液滴涂于電極表面，使其與CA15-3捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4°C冰箱中孵化I h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的CA15-3，室溫下晾干，制得一種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的光電化學(xué)傳感器。
[0007]2.AuOT12的制備
(1)Au納米粒子的制備
將3~7 mL、38.8 mmol/L的檸檬酸三鈉溶液迅速加入到保持沸騰的40~60 mL、l mmol/L的HAuCl4溶液中，劇烈攪拌，當(dāng)溶液顏色變?yōu)樯罴t色，停止加熱，冷卻至室溫，得到粒徑為15 nm的Au納米粒子溶液；將120-130 mL、0.25 mmol/L的HAuCl4S液加熱至沸騰，劇烈攪拌條件下加入0~2.5 mL、15 nm的Au納米粒子溶液與0.5~0.6 mL、38.8 mmol/L的梓檬酸鈉溶液，當(dāng)溶液顏色變?yōu)樯罴t色，向溶液加入3~7 mL、38.8 mmol/L檸檬酸鈉溶液穩(wěn)定劑，保持沸騰30 min,即得到粒徑為40 nm的Au納米粒子；
(2)AuOT12核殼納米材料的制備
將30~40 mL、40 nm的Au納米粒子溶液與4~5 mL、40 mmol/L的TiF4S液混合，攪拌30 min，將溶液用超純水稀釋至80 mL后轉(zhuǎn)移至100 mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中加熱，180°C條件下保持24 h，冷卻至室溫，用超純水洗滌至數(shù)次，真空條件下干燥。
[0008]3.Bi2S3的制備
將0.00375 mol的Bi (NO3) 3.5H20加入到20~30 mL的乙二醇水溶液中，攪拌20 min,得到溶液A ;將0.005625 mol Na2S加入到20-40 mL超純水中，攪拌10 min,得到溶液B ；將溶液B緩慢滴加至溶液A中，加入0.030-0.035 mol的尿素和20 mL的超純水并轉(zhuǎn)移至100 mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，180°C條件下保持24 h，冷卻至室溫，用超純水洗滌至數(shù)次，真空條件下干燥。
[0009]4.乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的檢測(cè)方法
(1)采用三電極體系進(jìn)行測(cè)定，如權(quán)利要求1所制備的光電化學(xué)傳感器為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極，利用光電化學(xué)工作站進(jìn)行檢測(cè)，光電檢測(cè)采用1-t測(cè)試手段，偏壓設(shè)置為0.1 V，光源為450nm，每隔10 s進(jìn)行開(kāi)關(guān)燈；
(2)在15mL、pH 7.4的含0.1 mo I/L抗壞血酸的PBS緩沖溶液中，通過(guò)光電化學(xué)工作站檢測(cè)0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL—系列不同濃度的乳腺癌標(biāo)志物CA15-3標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過(guò)記錄開(kāi)關(guān)燈前后產(chǎn)生的不同光電流信號(hào)，繪制工作曲線；
(3)將待測(cè)樣品溶液代替CA15-3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的結(jié)果可通過(guò)工作曲線的查得。
[0010]本發(fā)明的有益成果
(I)本發(fā)明以Au@Ti02/Bi2S3為光電活性基底材料，擁有較單獨(dú)T1 2或Bi 2S3納米材料優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換特性，且Au納米粒子的引入，增強(qiáng)了電子的傳輸速度，更進(jìn)一步提升了材料光電性能，增加了傳感器的靈敏度。
[0011](2)本發(fā)明將基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的光電化學(xué)傳感器用于乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單，信號(hào)響應(yīng)范圍寬，實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測(cè)，所測(cè)得線性范圍為0.01 ng/ mL~50 ng/mL，檢測(cè)限為 3.0 pg/mL。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1 一種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的光電化學(xué)傳感器的制備方法
(I) Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的制備:將ITO導(dǎo)電玻璃切割至2 cm X 0.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈?。? μ?、3 mg/mL AuiT12溶液滴加到電極表面，室溫條件下自然晾干，將6 PL、3mg/mL Bi2S3溶液滴加到電極表面，室溫條件下晾干。
[0013](2)滴加6 μ?、8 Pg/mL的CA15-3捕獲抗體Ab1于電極表面，4°C冰箱中晾干，超純水沖洗；
(3)滴加3PL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %的BS溶液A于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4 0C冰箱中晾干；
(4)用超純水清洗，晾至濕潤(rùn)狀態(tài)，將6UL,0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL不同濃度的CA15-3溶液滴涂于電極表面，使其與CA15-3捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4°C冰箱中孵化I h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的CA15-3，室溫下晾干，制得一種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的光電化學(xué)傳感器。
[0014]實(shí)施例2 —種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的光電化學(xué)傳感器的制備方法
(I) Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的制備:將ITO導(dǎo)電玻璃切割至2 cm X 0.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈?。? μ?、3 mg/mL AuiT12溶液滴加到電極表面，室溫條件下自然晾干，將6 PL、4mg/mL Bi2S3溶液滴加到電極表面，室溫條件下晾干。
[0015](2)滴加6 μ?、10 Pg/mL的CA15-3捕獲抗體Ab1于電極表面，4°C冰箱中晾干，超純水沖洗；
(3)滴加3μ?、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0 %的BS溶液A于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4 0C冰箱中晾干；
(4)用超純水清洗，晾至濕潤(rùn)狀態(tài)，將6UL,0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL不同濃度的CA15-3溶液滴涂于電極表面，使其與CA15-3捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4°C冰箱中孵化I h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的CA15-3，室溫下晾干，制得一種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的光電化學(xué)傳感器。
[0016]實(shí)施例3 —種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的乳腺癌標(biāo)志物CA15-3的光電化學(xué)傳感器的制備方法
(I) Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的制備:將ITO導(dǎo)電玻璃切割至2 cm X 0.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈伞? μ?、3 mg/mL AuiT12溶液滴加到電極表面，室溫條件下自然晾干，將6 PL、5mg/mL Bi2S3溶液滴加到電極表面，室溫條件下晾干。
[0017](2)滴加6 μ?、12 Pg/mL的CA15-3捕獲抗體Ab1于電極表面，4°C冰箱中晾干，超純水沖洗； (3)滴加3μ?、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的BS溶液A于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4°C冰箱中晾干；
(4)用超純水清洗，晾至濕潤(rùn)狀態(tài)，將6UL,0.01 ng/mL ~ 50 ng/mL不同濃度的CA15-3溶液滴涂于電極表面，使其與CA15-3捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4°C冰箱中孵化I h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的CA15-3，室溫下晾干，制得一種基于Au@Ti02/Bi2S3修飾電極的光電化學(xué)傳感器。
[0018]實(shí)施例4 AuOT12的制備方法
(I) Au納米粒子的制備:將3 mL、38.8 mmol/L的檸檬酸三鈉溶液迅速加入到保持沸騰的40 mL、I mmol/L的HAuCl4S液中，劇烈攪拌，當(dāng)溶液顏色變?yōu)樯罴t色，停止加熱，冷卻至室溫，得到