[发明专利]制备基于多级纳米氧化锌微球复合材料光电化学传感器

摘要

本发明涉及一种基于多级纳米氧化锌微球复合材料的光电化学β‑淀粉样蛋白传感器的制备方法及应用，属于光电化学传感器领域。利用水热合成的方法，合成了多级纳米氧化锌微球，并用三联吡啶钌敏化，增强其对可见光的吸收，随后，原位生长铈掺杂的硫化镉,得到光电信号显著增强且稳定的多级纳米氧化锌微球复合材料ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS，以ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS作为基底材料，以PS@CuS作为二抗标记物，PS@CuS具有良好的绝缘性，阻碍了光生电子的转移，而且PS@CuS与ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS间对可见光的吸收竞争也会有效地降低光电流信号，这双重抑制作用有效地提高了传感器的灵敏度，降低了传感器的检测限。再结合适配体优异的选择性，实现了对β‑淀粉样蛋白的高灵敏检测，这对β‑淀粉样蛋白的分析检测具有重要的意义。

主权项

1.一种基于多级纳米氧化锌微球复合材料的光电化学β‑淀粉样蛋白传感器的制备方法及应用，所述的多级纳米氧化锌微球复合材料为三联吡啶钌Ru(bpy)32+和铈掺杂硫化镉Ce‑CdS共敏化的多级纳米氧化锌微球ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS，所述的光电化学β‑淀粉样蛋白传感器由ITO工作电极、ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS、β‑淀粉样蛋白抗体、牛血清白蛋白、β‑淀粉样蛋白抗原以及氨基化聚苯乙烯微球负载硫化铜纳米粒子的二抗孵化物PS@CuS‑Ab2组成；其特征在于，所述的制备方法包括以下制备步骤：ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS的制备；PS@CuS的制备；PS@CuS‑Ab2的制备；光电化学β‑淀粉样蛋白传感器的制备；其中，步骤一制备ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS的具体步骤为：（1）将2 ~ 4 mmol七水合硫酸锌、8 ~ 15 mmol尿素以及0.4 ~ 0.8 mmol柠檬酸三钠溶于40 ~ 80 mL去离子水中，磁力搅拌30 ~ 40 min，形成均一的中性溶液，将混合液置于100 mL聚四氟乙烯高压反应釜中120℃反应6 h，将沉淀物离心洗涤，置于真空干燥箱干燥10 ~ 12 h，将所得的固体置于马弗炉中300℃下煅烧2 h，最终制得多级纳米氧化锌微球，将其置于超纯水中，制得ZnO悬浮液；（2）将氧化铟锡ITO电极切割至2.5 cm × 0.8 cm大小，依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗30 min，用氮气吹干后，将10 µL的ZnO悬浮液修饰到ITO电极上，室温下晾干，得到ITO/ZnO电极；（3）在步骤（2）中得到的电极表面修饰4 ~ 6 µL、浓度为0.03 mol/L的Ru(bpy)32+溶液，室温下晾干；在电极表面进一步修饰4 ~ 6 µL、0.08 mol/L的Cd(NO3)2，室温下反应20 ~ 40 min，超纯水冲洗，继而修饰4 ~ 6 µL、0.005 mol/L的Ce(NO3)3，室温下反应20 ~ 40 min，超纯水冲洗，最后修饰4 ~ 6 µL、0.1 mol/L的Na2S，室温下反应20 ~ 40 min，超纯水冲洗，制得ITO/ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS电极；其中，步骤二制备PS@CuS的具体步骤为：将50 ~ 60 mg氯化铜与70 ~ 90 mg柠檬酸钠溶于320 ~ 400 mL超纯水中，加入0.9 ~ 1.2 mL、 4 mg/mL 硫化钠，磁力搅拌5 ~ 10 min，将混合液加热至90℃，再连续搅拌15 ~ 30 min，将制得的CuS量子点置于4℃冰箱保存；取100 ~ 200 μL的氨基化聚苯乙烯微球PS分散至50 ~ 100 mL制得的CuS量子点溶液中，所得的混合液置于120℃下加热15 ~ 30 min，再离心洗涤，将沉淀物分散于超纯水中，由此制得PS@CuS悬浊液；其中，步骤三制备PS@CuS‑Ab2的具体步骤为：取100 ~200 µL步骤二制备的PS@CuS悬浊液分散至0.5 ~ 1 mL 新配置的1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨丙基)‑碳化二亚胺/N‑羟基琥珀酰亚胺EDC/NHS溶液中，然后在室温下振荡30 ~ 40 min，再加入1 ~ 2 mL、1 µg/mL的二抗Ab2溶液，在4℃下恒温振荡孵化10 ~ 12 h，然后加入0.5 ~ 1 mL 、0.1%的BSA溶液，经过1 ~ 1.5 h室温振荡孵化后离心去掉上清液，将所得的沉淀物分散于1 ~ 2 mL去离子水中，制得PS@CuS‑Ab2，将其置于4℃冰箱中冷藏；所述的1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨丙基)‑碳化二亚胺/N‑羟基琥珀酰亚胺含1×10‑2 mol/L的1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨丙基)‑碳化二亚胺和2×10‑3 mol/L的N‑羟基琥珀酰亚胺；其中，步骤四制备光电化学β‑淀粉样蛋白传感器的具体步骤为：（a）在步骤一中得到的ITO/ZnO/Ru(bpy)32+/Ce‑CdS电极表面修饰4 ~ 6 µL、0.1 mol/L的巯基乙酸反应30 ~ 40 min，干燥后用超纯水冲洗，继续滴加4 ~ 6 μL的EDC/NHS，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（b）在步骤（a）中得到的电极表面修饰4 ~ 6 µL、1 µg/mL的β‑淀粉样蛋白抗体，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（c）在步骤（b）中得到的电极表面修饰4 ~ 6 µL、1 %牛血清蛋白溶液，以封闭电极表面上非特异性活性位点，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（d）利用抗原抗体的特异性结合，在步骤（c）中得到的电极表面修饰4 ~ 6 µL不同浓度的β‑淀粉样蛋白抗原，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；（e）在步骤（d）中所得的电极表面修饰4 ~ 6 µL的PS@CuS‑Ab2，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干，即得光电化学β‑淀粉样蛋白传感器。