[发明专利]一种基于MXene纳米片光热放大的邻近杂交双模式免疫传感器的制备及应用

说明书

本发明公开一种基于MXene纳米片光热放大的邻近杂交双模式免疫传感器的制备及应用。将聚乙烯亚胺（PEI）改性的TiO₂盘状纳米粒子作为基底，通过电沉积金将大量的捕获底物脱氧核糖核酸固定在传感界面上。两种脱氧核糖核酸探针均以目标物人附睾蛋白4抗体标记，作为HE4的识别部分被DNA₃捕获后，HE4通过免疫识别诱导一次抗体标记的DNA₁和二次抗体标记的DNA₂之间的邻近杂交。Mxene纳米片负载大量的硫堇可以有效地嵌插到杂交形成的双链DNA沟槽中，不仅可用作电化学—温度双模式的信号探针，而且由于光热效应产生的升温实现了电化学信号放大。在808nm红外激光器的照射下，实现对HE4的高灵敏检测。

技术领域

本发明属于新型功能材料与生物传感检测技术领域，具体涉及一种基于MXene纳米片光热放大的邻近杂交双模式免疫传感器的制备及应用。

背景技术

蛋白质结合脱氧核糖核酸（DNA）介导的邻近杂交反应作为一种特殊的分析策略，在蛋白质的识别和检测中得到了极大的关注。通过一对DNA标记的亲和探针经过免疫反应和DNA杂交过程之后，同时识别靶蛋白，极大增强了对靶蛋白的选择性和敏感性，这归因于蛋白质和标记探针的DNA的双重识别。因此，这种方法将传统的蛋白质免疫识别转化为简单的DNA识别，明显简化了操作过程，防止样品污染，在蛋白质检测中具有巨大的应用潜力。迄今为止，在肿瘤标志物的临床诊断中，已经开发了基于邻近杂交策略的多种方法，传统的仪器分析技术在一些资源受限区域的应用是有限的。因此，需要直观和简单的信号输出方法例如温度，将复杂的生物分析信号用普通温度计读出，即使是肉眼也可以很容易地检测到，在保证灵敏度和准确度的前提下可进行样品分析。在温度作为辅助读出模式的探索中，光热效应介导的温度升高同时会导致电化学信号的增强，这归因于热电化学理论中温度对电化学反应参数的影响。通过引入性能优良的光热试剂，如层状Mxene纳米片可在808 nm的激光照射下将光能迅速转化为热能。它还表现出过渡金属碳化物的良好导电性和表面羟基的亲水性，以及大的比表面积有利于纳米片表面功能改性作为电化学信号的负载基质。因此，利用光热效应产生的热实现了电化学信号放大。为简化操作，研制出一种基于MXene纳米片光热放大的电化学—温度读出双模式的邻近杂交免疫传感器，实现了对卵巢癌标记物——人附睾蛋白4（HE4）的灵敏检测，显著提高了分析结果的灵敏度和准确性

用聚乙烯亚胺（PEI）改性的TiO₂纳米盘（TiO₂ NDs）作为基底，表现出优异的生物相容性，并且由于TiO₂ NDs的大比表面积，将大量的捕获脱氧核糖核酸（DNA₃）底物固定到传感界面上。两种DNA探针（DNA₁和DNA₂）标记的抗体作为HE4的识别元件，被底物DNA₃捕获后，结合HE4通过免疫识别诱导DNA₁和DNA₂之间的邻近杂交反应。Mxene纳米片负载大量的硫堇（Mxene@Thi）嵌入形成的双链DNA沟槽中，不仅作为双读出的信号探针，而且由于温度的升高而达到信号放大的目的。在808 nm近红外光源照射下，随着HE4浓度的升高，电化学信号和温度不断增强且一定范围内呈线性关系，从而实现了对HE4的高灵敏检测。与传统的电化学免疫分析方法相比，这种双读出模式可灵活用于日常检测，并扩大了光热效应在临床诊断中的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MXene纳米片光热放大的邻近杂交双模式免疫传感器的制备及应用。

为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

（1）GCE的预处理：GCE首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；