[发明专利]以TNS-MWCNT复合材料为抗体和示踪标记物载体的电化学免疫传感器构建方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学免疫传感器构建技术领域，具体涉及一种以TiO₂纳米片（TNS）- 多壁碳纳米管（MWCNT）复合材料为抗体和示踪标记物载体的电化学免疫传感器的构建方 法，该电化学免疫传感器可用于检测甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）。

背景技术

化学发光免疫测定、酶联免疫吸附测试(ELISA)、荧光免疫测定和放射免疫检定法 等各种免疫测定技术已被广泛应用于癌症筛查、早期疾病诊断、疾病治疗疗效等医疗领域。 然而，这些常规免疫测定方法过程比较复杂，检测时间较长，往往还涉及多步培育和清洗过 程，而且通常这些免疫测定方法必须使用实验室精细的设备和工具。相反地，近年来，由于 电化学免疫传感器在分析测试中表现出操作方便、制备简单、分析速度快、灵敏度高、性能 优异等显著优势从而引起了相关学者极大的研究兴趣。而且，电化学免疫传感器被广泛视 为比分光光度法和光学分析法更灵敏的分析方法，这是因为分光光度法或光学分析法对光 源要求较苛刻且需要单色仪和光学探测器；同时，当用分光光度法或光学分析法对浑浊的 或带颜色的样品进行测试时有时会获得错误的信息。

目前为止，尽管大量的电化学免疫传感器已被研制出来，但仍需对它们的分析性 能进行大幅改进来满足人类日益增长的需求。为了实现这一目标，不同的纳米材料如磁性 粒子、贵金属纳米材料、量子点、碳纳米材料和氧化物纳米材料被用于电化学免疫传感器的 研制中。由于这些材料展现出显著的电学、化学、几何和电子传递等特殊性能，它们通常被 用作载体平台来固定捕获抗体。例如：Malhotra等人制备出一种电化学免疫传感器实现了 对头、颈部细胞中的鳞状癌细胞中白细胞介素-6的测定。该免疫传感器以高导电、高比表面 积和浓密竖立的单壁碳纳米管(SWCNT)束为基体负载捕获抗体，分析物抗原与捕获抗体相 结合，然后跟一个辣根过氧化物酶(HRP)标记的信号抗体作用构成三明治型传感器。免疫传 感器的高灵敏度是通过SWCNT束载体平台上的酶催化放大信号来实现的，可使人类白细胞 介素-6在牛血清白中的检出限低至30pgmL^-1。纳米材料除了作为基底负载生物分子外，还 可以作为载体负载信号抗体和酶，以达到信号放大的目的。例如：Xu等人构造了一个以金纳 米棒作为抗体和葡萄糖氧化酶载体的鲁米诺阴极电致化学发光免疫传感器。由于其良好的 生物相容性、高效的电催化活性和大的比表面积，金纳米棒能够负载大量的电化学发光标 记物和生物分子，放大电致发光信号，从而提高生物传感器的性能。电致发光信号与前列腺 特异性抗原呈线性关系，检测的浓度范围为10pgmL^-1-8ngmL^-1，检出限低达8pgmL ^-1。

二氧化钛纳米材料由于其大表面积和孔隙分布均匀的特征而在生物电子传感器 研发领域引起了越来越多的关注。二氧化钛纳米材料能够增加传感器表面上的生物分子负 载，并为生物分子提供了生物相容的载体微环境。例如：金纳米颗粒(GNP)修饰钛酸纳米管 (TNT)复合材料被用来制备一种葡萄糖氧化酶（GOD）生物传感器，该复合纳米材料直接促进 了GOD电子转移速率(在180mVs^-1扫速下电子转移速率常数为7.1s^-1)及其对葡萄糖的 电催化活性。结果显示，该传感器对葡萄糖表现出低检出限(5.1mAmM^-1)和宽线性范围 (0.01-1.2mM)。但是，二氧化钛纳米材料由于其导电性较差而在生物电子学中的应用一直 受到抑制，因而需要改善材料的性能。据报道，碳纳米管以其快速的电子转移能力、高灵敏 度和生物电催化能力被广泛应用于生物电子学。因此，TiO₂-CNT复合材料在电化学生物传 感器和免疫传感器的应用有着极大的潜在价值。

本发明通过水热法制备了氨基化的二氧化钛纳米片(TNS)-多壁碳纳米管(MWCNT) 复合物。这个复合材料可同时被用做载体平台负载捕获抗体和作为载体负载HRP和信号抗 体。氨基化的TNS-MWCNT复合物与生物分子通过氨基交联剂（双(硫代琥珀酰亚胺基)辛二 酸酯钠盐）(BS³)结合在一起。通过夹心免疫反应后，可以利用微分脉冲伏安法(DPV)技术来 检测肿瘤标志物甲胎蛋白。

发明内容