[发明专利]一种检测β-乳球蛋白的光电化学生物传感器的制备方法及应用

说明书

检测乳制品致敏原β‑乳球蛋白（β‑LG）的光电化学免疫传感器被构建，使用特定识别过敏原β‑LG的抗体，将Ag₂S敏化的纺锤体形BiVO₄/BiOBr异质结固定在ITO电极表面，作为优良的光活性基底，有效提高了光电流响应及其灵敏度。巯基乙酸（TGA）被用作连接剂固定β‑LG抗体，通过抗原和抗体间的特异性结合，检测不同浓度抗原的光电流信号，完成β‑LG的定量测试。在最佳实验条件下，PEC免疫传感器的稳定性好，线性范围宽，灵敏度高，重现性好，可用于实际样品的检测。无标记免疫传感器专门识别β‑LG有很强的能力，不受牛奶中其他蛋白质的影响，不需要预处理。同时，开发的免疫传感器为牛奶中其他蛋白质的检测提供了一个有前途的PEC检测平台和参考思路。

技术领域

本发明涉及生物分析化学、纳米材料、免疫分析和光电化学生物传感技术领域，提供了一种检测β-乳球蛋白的光电化学生物传感器的制备方法及应用。采用水热法合成了纺锤体形BiVO₄/BiOBr，Ag₂S作为敏化剂，抗体捕获材料固定在电极表面，提供了一种检测β-乳球蛋白的无标型光电化学生物传感器的制备方法及应用。

背景技术

牛奶过敏（milk allergy，CMA）是最重要的过敏反应之一，牛奶也是食品中最常见的过敏原之一，其特征是对牛奶蛋白产生强烈的IgE反应。2岁以下儿童CMA患病率约为2.5%。CMA对儿童来说是一个严重的问题，因为牛奶是他们补充蛋白质的重要来源，严格避免使用牛奶是不可行的，代替牛奶也是不现实的。此外，严重过敏可能会持续到成年期，因此引起过敏消费者的注意。牛奶中过敏原，β-乳球蛋白（β-LG）是牛奶中的主要过敏原之一。

β-LG，一种主要的乳清蛋白（大约占20 %的乳清蛋白），是一种单体分子量为18400的球状蛋白。它被认为是牛奶中主要的乳清过敏原，是人类IgE最频繁和最强烈的结合蛋白。β-LG是一种营养丰富的蛋白并具有丰富的功能（发泡、凝胶、乳化和食品添加剂）。由于儿童对微量过敏原极其敏感，因此必须密切监测牛奶中过敏原的含量。

不同的β-LG致敏原检测方法，如液相色谱-串联质谱法，凝胶电泳，液相色谱，细胞荧光传感器，侧流免疫测定（LFIA），ELISA，微悬臂共振器阵列。传统的检测方法存在诸多缺陷，目前迫切需要开发响应速度快、选择性好、灵敏度高、成本低的替代方法。光电化学（PEC）传感已经发展成为一个具有高灵敏度和快速性的强大测试方式。PEC免疫传感器以其选择性和敏感性好、分析速度快、背景影响小等优点在生物分析领域受到广泛关注。

对于PEC免疫传感器来说，灵敏度是评价其性能的一个指标。提高灵敏度的方法多种多样，其中增加初始信号是最有效的方法之一。BiVO₄是一种重要的光电活性材料，具有良好的可见光响应，由于其稳定性、合适的带隙和成本较低，引起了人们极大的兴趣。但BiVO₄光电活性受限于电子空穴对分离能力差、比表面积小、表面吸附能力弱。因此，有必要进一步优化BiVO₄的光电活性。在本专利中，采用氢溴酸作为蚀刻剂进行原位酸蚀刻。合成的中空纺锤体状BiVO₄/BiOBr异质结更有利于电荷的分离和转移，光滑的表面和较大的比表面积增加了结合位点，有利于与更多的粒子结合。

发明内容

本发明提供了一种检测β-乳球蛋白的光电化学生物传感器的制备方法及应用，实现了β-乳球蛋白的超灵敏检测。本发明的目的之一是提供一种检测β-乳球蛋白的光电化学生物传感器的制备方法。本发明的目的之二是制备的光电化学免疫传感器实现对β-乳球蛋白的超灵敏检测。

本发明的技术方案，包括以下步骤：

（1）制备纺锤体状BiVO₄；

（2）制备纺锤体状BiVO₄/BiOBr；

（3）制备检测β-乳球蛋白的光电化学生物传感器的工作曲线。