[发明专利]一种基于尖晶石型锌铁氧体的竞争型光电化学免疫传感器的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种基于尖晶石型锌铁氧体的竞争型光电化学免疫传感器的制备方法及应用，属于新型功能材料与生物传感检测技术领域；本发明以尖晶石型锌铁氧体为基底材料以可见光做光源来获得光电流；基底材料的三种组分能带匹配良好，大大提高光电转换效率，从而获得大的输出信号；将固定量的示踪剂与不同浓度水平的分析物同时与抗体孵育，根据质量作用定律，示踪剂的结合量是标记和未标记抗原的总浓度的函数，随着分析物浓度的增加，较少的示踪剂可以与抗体结合，这将减少电极上标记的阻碍作用，从而导致测量信号的上升，因此，信号越大，样品中的分析物就越多；该传感器可检测信号与样品中分析物浓度成正比，且对目标物表现出了高的灵敏度，宽的检测范围以及低的检出限，能够实现人体血清中PCT的快速灵敏测定，对临床上患者感染类型的判断有着较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及基于尖晶石型锌铁氧体的光电化学免疫传感器的制备方法及应用，具体是采用尖晶石型锌铁氧体作为基底材料制备了一种灵敏检测PCT的竞争型光电化学免疫传感器，属于新型功能材料与生物传感检测技术领域。

背景技术

光电化学（PEC）免疫传感器的光电转换过程是通过光电活性材料实现的，材料在光的激发下，电子从价带跃迁到导带，而产生电子-空穴对，电子与空穴的分离产生光电压，在外部电路形成光电流，使光信号转换为电信号；基于此原理，寻求具有高转换性能、高稳定性、无毒的光电活性材料用于构建光电化学传感器至关重要；目前研究最多的TiO₂因禁带较宽，仅能对只占太阳光总能量4%的紫外光（400 nm）响应，发展可见光响应光电材料是实现高效光电转换的最重要途径之一；

尖晶石型铁氧体磁性纳米材料因其带有表面电荷和含有变价元素所以具有良好的表面吸附和氧化还原等化学活性，多用于通信技术、锂电池、微波吸收剂、催化材料和医药应用等领域；尖晶石结构的锌铁氧体种类繁多，禁带宽度在1.6-1.9 eV之间，能带宽度相对较窄，能对可见光响应；ZnO、Au NPs的引入形成匹配的三能级结构，以及材料表面的等离子共振效应都进一步增强对可见光的吸收，提高对光的利用率，增强光电信号的激发；

在PEC免疫传感器制备过程中，由于空间位阻，电子的转移受到了阻碍。因此，大多数PEC免疫传感器属于信号衰减型；二氧化硅（SiO₂）纳米颗粒因其具有表面积大、生物相容性好、稳定性高、成本低、导电性差且易修饰等优点，可作为连接PCT进行信号放大的良好信号标签；而银纳米粒子（Ag NPs）与抗体之间的Ag-NH₂键可以有效增加复合材料表面Ab₂分子的数量；为了将SiO₂与Ag NPs连接起来，利用具有良好的生物相容性和弱还原能力的多巴胺(PDA)在SiO₂表面形成涂层，Ag NPs可以在PDA表面原位形成，得到SiO₂/PDA-Ag NPs；

通过标记与未标记抗原竞争性的与抗体的特异性结合，不同水平的SiO₂/PDA-Ag-PCT在电极上固定，使光电流明显变化；所提出的竞争型PEC免疫传感器具有超高的灵敏度、良好的重现性和可接受的特异性。

发明内容

本发明的目的之一是通过水热法及煅烧法得到性能优越的锌铁氧体双壳异质结构，并通过修饰进一步优化光电转换活性；

本发明的目的之二是以尖晶石型锌铁氧体为基底制备出一种灵敏度高、特异性强、检测速度快的竞争型光电化学免疫传感器，实现可见光条件下对PCT的超灵敏检测。

本发明的技术方案如下：

1. 一种基于尖晶石型锌铁氧体的竞争型光电化学免疫传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将ITO导电玻璃切割成2.5×1.0 cm²，依次用去污粉、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗0.5 h，氮气下吹干；