[发明专利]一种三维立方孔道介孔二氧化硅传感器的制备方法及应用

摘要

本发明涉及一种三维立方孔道介孔二氧化硅传感器的制备方法及应用，属于新型纳米功能材料与生物传感技术领域。具体是基于金纳米粒子杂化氨基化石墨烯和金纳米粒子杂化KIT-6介孔材料，制备出夹心型电化学免疫传感器，用于检测人血清中的人免疫球蛋白。其特征在于：（1）金纳米粒子杂化氨基化石墨烯的制备；（2）金纳米粒子杂化KIT-6介孔材料/人免疫球蛋白/甲苯胺蓝/1-丁基吡啶四氟硼酸盐离子液体二抗标记物的制备；（3）夹心型电化学免疫传感器的制备。采用的KIT-6介孔材料具有大的比表面积、优异的吸附性能和良好的生物活性，有利于负载大量金纳米粒子来固定更多的二抗，同时可以负载大量的甲苯胺蓝，又引入溶解在羧甲基壳聚糖中的离子液体有效防止甲苯胺蓝泄漏并提供电子转移通道。其优点在于灵敏度高、特异性好、易于操作、检测限低。

主权项

一种三维立方孔道介孔二氧化硅传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）氨基化石墨烯NH2‑GS制备，步骤如下：将0.3 g的石墨粉和1.8 g高锰酸钾放入三口瓶中，加入40 mL 9∶1混合的硫酸和磷酸混合液，50℃下反应12 h，倾倒至40 mL的冰上，加入300 µL的过氧化氢，缓慢磁力搅拌0.5 h，离心，分别用盐酸、乙醇、乙醚离心洗涤，35℃真空干燥，制得棕黄色氧化石墨烯GO固体粉末；在10 mL无水乙醇中分散0.1g GO，超声5 h，加入0.2 mL 3‑氨丙基三乙氧基硅烷，70℃回流1.5 h，加入0.1 mL、质量分数为80%的水合肼，95℃回流1.5 h，离心洗涤，35℃真空干燥，制得黑色粉末氨基化石墨烯NH2‑GS；（2）金纳米粒子杂化氨基化石墨烯复合材料Au@GS的制备，步骤如下：室温下，向100 mL超纯水中加入8~12 mg NaBH4，溶解后，搅拌下逐渐滴加1.6 mL、质量分数为1%的HAuCl4溶液，得到宝石红色透明溶液，继续搅拌1 h，超声1 h，制得分散均匀的金纳米粒子AuNPs溶液；将8~12 mg NH2‑GS溶于10 mL超纯水中，加入到25 mL制得的AuNPs溶液中，震荡12 h，离心洗涤，35℃真空干燥，制得黑色粉末Au@GS；（3）氨基化KIT‑6纳米材料NH2‑KIT‑6的制备将7~9 g三嵌段共聚物表面活性剂P123溶解于15 mL浓盐酸和330 mL超纯水中，搅拌1 h至P123溶解，制成透明溶液，向透明溶液中加入7~9 g正丁醇，搅拌1 h，置于30~45℃的水浴中，缓慢滴加18~20 g TEOS，搅拌2 h，100℃下水热处理24 h，过滤，用超纯水反复洗涤，制得粉体，100℃干燥处理，550℃煅烧除去表面活性剂，制得KIT‑6；取0.1 g KIT‑6溶于10 mL无水甲苯中，加入0.1 mL 3‑氨丙基三乙氧基硅烷，70℃回流1.5 h，离心，于110℃下干燥1 h，制得粉末状氨基功能化的KIT‑6，即NH2‑KIT‑6；（4）金纳米粒子杂化KIT‑6介孔材料Au@KIT‑6的制备室温下，向100 mL超纯水中加入4~6 mg NaBH4，溶解，搅拌下逐渐滴加0.8 mL、质量分数为1%的HAuCl4溶液，观察得到宝石红色透明溶液，继续搅拌1 h后，超声1 h，制得分散均匀的AuNPs溶液；将10 mg NH2‑KIT‑6溶于10 mL超纯水中，搅拌下，缓缓加入到40 mL制得AuNPs溶液中，溶液立即变为不透明的深紫色，离心，除去上清液，在35℃下真空干燥，制得紫色固体粉末Au@ KIT‑6；（5）二抗标记物Au@KIT‑6/Ab2/TB/[BPy]BF4的制备取0.5~1.5 mg Au@ KIT‑6溶于1 mL、 pH=7.4的PBS缓冲溶液中，超声1 h使其分散均匀，加入1 mL、5~15µg/mL的人免疫球蛋白二抗Ab2，4℃下震荡24 h，离心，除去上清液，得到Au@ KIT‑6/Ab2；将1 mL EDC/NHS溶液，1 mL、1~3 mg/mL甲苯胺蓝溶液，加入到上述制得的Au@KIT‑6/Ab2中，4℃下震荡24 h；离心除去上清液后，加入0.4~0.6 mL 1‑丁基吡啶四氟硼酸盐离子液体[BPy]BF4溶液，震荡1 h、离心，除去上清液，加入0.5 mL、pH=7.4的PBS缓冲溶液，在4℃下储存备用，制得Au@KIT‑6/Ab2/TB/[BPy]BF4；所述EDC/NHS溶液为含有2~10 mmol/L EDC和2 mmol/L NHS的pH=6.5的PBS缓冲溶液；所述甲苯胺蓝溶液为含有2 mg/mL甲苯胺蓝的pH=7.4的PBS缓冲溶液；所述[BPy]BF4溶液为将[BPy]BF4分散于10 mg/mL的羧甲基壳聚糖溶液中，其浓度为8~12 mg/mL。