[发明专利]一种高灵敏度生物传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高灵敏度生物传感器及其制备方法，属于生物传感器领域。

背景技术

传统的生物传感器，检测生物过程繁琐，灵敏度低，并且检测时间长，难以适应实际需求。目前市场上普遍采用的用试剂盒检测生物，虽然在一定程度上克服了上述传感器检测方法的缺点，但试剂盒检测法只能定性检测，而不能定量检测，并且检测不精准。一些国内外专家学者以石英晶体微天平为研究平台，定量检测生物，并采取各种方法提高检测灵敏度，如将敏感材料以实心膜的形式覆盖到电极上，制备生物传感器，但仍无法克服灵敏度低的缺点。生物检测是关系国计民生的大事，制备出灵敏度高、可以定量检测的生物传感器势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供一种高灵敏度生物传感器及其制备方法，解决上述传感器检测灵敏度低、不能定量检测和检测过程繁琐、检测时间长等问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高灵敏度生物传感器，包括石英晶体微天平，其特征在于，石英晶体微天平的电极上沉积有高分子纤维，高分子纤维上喷覆有金属膜，金属膜上覆盖自组装材料，自组装材料连接生物传感材料。

本发明还提供了高灵敏度生物传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：在室温下，将纺丝高分子原料用磁力搅拌器以50-2500rpm/min的转速搅拌溶解在溶剂中得到质量分数为5-30％的电纺原料；

第二步：在室温、湿度范围为40-60％的条件下，将第一步得到的电纺原料以0.1-10mL/h的流速输入到喷丝头上，同时将喷丝头连接10-80kV电源进行静电纺丝制备纤维；

第三步：将第二步纺出的纤维沉积到石英晶体微天平的电极上，接收电极与喷丝头之间的距离为5-30cm；

第四步：用真空金属溅射仪在第三步中沉积到石英晶体微天平电极上的纤维上喷覆金属膜，喷覆时间为0.1-10min；

第五步：将第四步得到的石英晶体微天平的电极放进自组装材料(或交联材料)溶液中浸泡1-40h；

第六步：将石英晶体微天平的电极取出后，放进真空干燥箱干燥10-30min，将生物传感材料覆盖到电极上，利用自组装或交联连接传感材料，静置1-30h，取出后得到高灵敏生物传感器。

所述第一步中的纺丝高分子原料为聚苯乙烯、聚亚乙基亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚二苯胺、聚邻甲基苯胺、聚环氧氯丙烷、聚异丁烯、聚己内酯、聚吡咯、聚醋酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、聚乳酸、聚偏氟乙烯、聚酯酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚-α-氨基酸、聚苯硫醚、环氧树脂和聚硅氧烷中的一种或两种以上的混合物；或甲壳素、壳聚糖、葡聚糖、纤维蛋白、丝蛋白、琼脂、胶原、角叉胶、藻酸钠和藻酸钙中的一种或两种以上的混合物。

所述第一步中的溶剂为无水乙醇、甲酸、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、氯仿、二氯甲烷、甲醇、乙醚、二甲基亚砜、苯、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烷、氯乙烯、乙烷、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、己烷、氯苯、乙腈、甲苯、甲基环己烷、二氯乙烯、二甲苯、环己烷、N-甲基吡咯烷酮、丙烷、戊烷、乙酸、苯甲醚、丙醇、戊醇、乙酸丁酯、三丁甲基乙醚、异丙基苯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、甲基异丁酮、甲烷、丙烷、异辛烷、异丙醚、甲基异丙酮、石油醚、三氯乙酸、三氟乙酸和吡啶中的一种或两种以上的混合物。

所述第四步中的金属膜为铂金膜、黄金膜、银膜或铜膜。

所述第五步中的自组装材料为巯基酸、巯基胺、硫辛酸、硫代酸、酰胺酸、硫醇、乙二醛或甘油。

所述第六步中的生物传感材料为氯霉素抗体、肝素、生化细菌抗体、沙门氏菌抗体、大肠杆菌抗体、流感病毒抗体、血凝素、神经节苷脂、酶、核苷酸、内皮素、牛流行热病毒抗体、人抗血清、动物抗血清、癌抗体、沙眼抗体、抗生物素蛋白或抗生物素肽。

对于被选定的被检测物和敏感材料，传感材料膜的比表面积越大，其显示的灵敏度越高。静电纺纳米纤维膜的比表面积比普通实心膜的比表面积高出1-2个数量级，故以静电纺纳米纤维膜为模板的传感材料膜的比表面积也会高出1-2个数量级。传感材料膜的比表面积越大，所能吸附的被检测物越多，从而检测灵敏度越高。

本发明与现有技术相比其优点如下：

(1)本发明所提供的一种高灵敏生物传感器的制备方法，制备出的生物传感器检测灵敏度高，可检测浓度极限低，可以检测微生物浓度低至0.1ppb；