[发明专利]一种基于二维多元金属复合纳米材料的光电化学炔雌醇免疫传感器及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种基于二维多元金属复合纳米材料的光电化学炔雌醇免疫传感器及其制备与应用，制备方法中，首先在ITO导电玻璃上采用电沉积的方法修饰二维纳米材料g‑C₃N₄，然后采用水热法原位生长铈钴氢氧化物，进而制备得到g‑C₃N₄负载的硼掺杂的铈钴氧化物B@Ce_xCo_1‑xO₃/g‑C₃N₄修饰的工作电极。最后，利用该材料的良好的生物相容性和大的比表面积，负载上炔雌醇抗体。在进行检测时，由于硼掺杂的铈钴氧化物B@Ce_xCo_1‑xO₃可以催化L‑抗坏血酸‑2‑磷酸三钠盐AAP原位产生L‑抗坏血酸AA，从而为光电检测提供电子供体，再利用抗体与抗原的特异性定量结合导致的对电子传输能力的影响，使光电流强度随着抗原结合量的增大而降低，最终实现了采用无标记的光电化学方法检测炔雌醇的光电传感器的构建。

技术领域

本发明涉及新型纳米功能材料制备与生物化学传感器检测技术领域，尤其涉及一种可用于炔雌醇检测的光电化学传感器及其制备与应用，具体涉及一种基于二维多元金属复合纳米材料的光电化学炔雌醇免疫传感器及其制备与应用。

背景技术

环境雌激素（Environmental Estrogens）又称环境荷尔蒙，是一类环境内分泌干扰物质，在环境中具有体内雌激素作用或具有拮抗雄激素效应。这些物质广泛存在于河流、土壤、大气及农产品中，可通过食物链或直接接触等途径进入人或动物体内，干扰机体内分泌系统,破坏血浆中正常的激素水平，从而对机体的生殖、发育、肿瘤发生、神经系统、免疫系统等产生多方面的影响。尤其对孕产妇健康会产生极大的影响，甚至可能导致胎儿或新生儿出现流产、死胎或各种出生缺陷。由于环境雌激素分布广泛，种类繁多，即使在极低浓度下也会对生物产生很大的影响。因此，检测环境雌激素尤为重要。

环境雌激素中的代表性物质——炔雌醇，是一种内源性雌激素，其化学简式是C₁₈H₂₄O₂，化学名称是雌甾-1，3，5（10）-三烯-3,17-β二醇，是一种甾体雌激素。炔雌醇，是雌性激素中最重要和作用最强的一种激素，对促进和调节女性副性器官的发育和第二性征的形成，对蛋白质、糖、脂类、水、电解质及钙和磷的代谢都有重要影响。有研究发现，人体中炔雌醇含量与某些肿瘤，如乳腺癌、子宫癌和肝癌等密切相关。因此，研发用于炔雌醇检测的传感器具有重要的意义和广阔的市场应用前景。

目前，检测环境雌激素的方法主要有色谱法、质谱法等。此类检测方法的使用仪器贵重且操作复杂，化验人员需要经过专业培训才能进行检测，这样不利于对于环境污染的即时、快速、便捷检测和监测。因此，研发成本低、检测快、灵敏度高、特异性强的环境雌激素传感器对于保障人类健康和维护生存环境安全具有重要的科学意义和实用价值。

光电化学传感器由于背景信号低、灵敏度高、设备简单、检测成本低、易于微型化等特点，近几年被越来越多的研究者所关注。光电化学传感器是基于外加光源激发光电敏感材料导致电子-空穴对进行分离，在合适的偏电位条件下，实现电子在电极、半导体及修饰物和分析物上的快速传递，并形成光电流。在最优条件下，分析物浓度的变化会直接影响光电流的大小，再利用生物免疫结合或者核酸适配体特异性交联，就可以根据光电流的变化实现对分析物的定性定量分析。光电化学传感器的研究主要围绕提高检测的灵敏度、选择性和稳定性等方面，其最关键的技术就是对光电流的大小及稳定性、对抗体等可实现特异性结合的生物分子的吸附、固定等性能的提高。