[发明专利]一种可视化生物传感器件及其制备方法

摘要

本发明公开了一种可视化生物传感器件及其制备方法，融合石墨烯量子点多色荧光的优良光电特性及其生物学方面的优点，采用湿化学方法制备出不同尺寸和不同发光颜色的石墨烯量子点样品，充分考虑石墨烯量子点的表面与边缘的化学特性及后续生物分子的组装，选择适当的化学基团对GQD表面及边缘功能化处理，在不同荧光石墨烯量子点分别组装不同生物分子构建生物传感器。生物分子对GQD荧光具有不同的影响，光谱强度、峰值位置等特征参数与生物分子浓度、种类之间存在定量关联，在此基础上直接进行可视化分子探测，可应用于生物医学检测和分析，为疾病诊疗提供更准确的参考；且便于检测多种生物分子。

主权项

一种可视化生物传感器件的制备方法，其特征在于利用石墨烯量子点的荧光特性构建可视化生物传感器, 从而使可视化生物传感器件利用可见的荧光变化直接得到待检测的物质的浓度，具体包括以下步骤： 步骤一，制备不同尺寸、不同荧光的石墨烯量子点，具体过程如下过程一，采用湿化学方法，以鳞片石墨为原料，采用Hummers法制备氧化石墨：在冰水浴中装配好反应瓶，加入46ml 98%的浓硫酸中，在磁力搅拌下加入2g鳞片石墨和1g硝酸钠固体混合物，缓慢加入6g高锰酸钾，控制温度10‑15℃，搅拌反应1.5h；再将烧杯置于35℃恒温水浴中，搅拌过程中加入去离子水，继续搅拌反应30min；再控制温度在95℃，反应30min得反应液一；用去离子水将反应液一稀释到200ml，加入适量过氧化氢，搅拌加快反应，等反应结束后以4000rpm的转速离心处理10min得反应液二；再用过氧化氢，稀盐酸和去离子水反复洗涤反应液二，使PH=7，再在80℃条件下干燥48h，研磨过筛，得到氧化石墨，置于干燥箱中保存；过程二，称取氧化石墨分散于等质量的水中，超声成黄色透明胶体溶液，再加入稀盐酸，离心处理后干燥成粉末得氧化石墨烯粉末；过程三，将氧化石墨烯粉末进行热还原得到石墨烯片，将石墨烯片用30ml浓硝酸和10ml浓硫酸氧化超声分解15h得溶液一；将溶液一离心过滤除去酸，再次溶于水中得溶液二，用NaOH调节溶液二的pH值至大于等于10，在反应釜中200℃进行10h水热还原，用微孔滤膜过滤得液态的石墨烯量子点；步骤二，选择化学基团对石墨烯量子点表面及边缘功能化处理，并分析功能化处理的过程对石墨烯量子点荧光的影响，具体过程如下:过程一，取20mL所述石墨烯量子点溶液，用HAc调节至pH值为5‑6；过程二，再加入50mg烷基胺和20mL甲苯，混匀后放入50mL反应釜中150℃反应 6h得溶液三；过程三，吸取溶液三的上层甲苯溶液，80℃条件下真空烘干除去多余的烷基胺，水溶性石墨烯量子点表面的‑COO‑官能团使其具有良好的水溶性，并且容易对其进行表面功能化；步骤三，构建可视化生物传感器，过程如下将荧光石墨烯量子点与生物分子组装构建生物传感器：石墨烯量子点功能化以后带有的官能团会和生物分子之间产生非常好的相互作用包括氢键、π‑π共轭作用，从而结合在一起，将荧光石墨烯量子点与生物分子组装到电极上，组成识别元件，与理化换能器、信号放大装置构成生物传感器。