本發明涉及基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器的制備方法和應用。具體涉及碲化鎘量子點cdteqds為電化學發光材料,利用具有高孔隙率、大比表面積、無毒、生物相容性好等優點的介孔硒化銀ag2se作為載體材料增加發光材料與抗體的固載量,制備一種檢測皮質酮的無標記型電化學發光傳感器,屬于納米材料和電化學分析領域。
背景技術:
皮質酮(corticosterone)是人體內由腎上腺皮質分泌的最主要的糖皮質激素,對維持生命所必需的糖、蛋白質、脂肪代謝以及各種器官功能起著重要的作用。體內皮質酮分泌不足或過多均可導致機體免疫功能下降,從而增加機體對許多疾病的易感性。因此,測定其在血液中的含量變化對研究糖皮質激素與人體各種代謝與組織器官功能的關系具有重要意義。
目前,國內外有關尿、血、組織中皮質酮殘留檢測的報道較多,主要有薄層色譜法、氣質聯用法、液質聯用法及高效液相色譜法等色譜分析法和酶聯免疫、放射免疫等免疫分析法。盡管這些檢測手段已經非常成熟,有具有一定的優越性,但也存在明顯的局限性。其中色譜法靈敏度高,重現性好,但是對于樣品純化要求較高,樣品需求量大且需要昂貴的儀器設備。酶聯免疫和放射免疫法雖然靈敏度較高,樣品前處理簡單,但測定周期長,且很難排除激素中結構類似物引起的交叉反應。此外,酶聯免疫分析方法重現性較差,放射免疫法還存在放射性廢物處理等問題。因此,為了克服以上傳統分析方法的缺點,本發明設計了一種特異性強,靈敏度高,操作快速簡便的電化學發光免疫分析方法。
juanhuan等(biosensorsandbioelectronics,2015,73:221-227.)公開了:基于碲化鎘量子點的陰極電化學發光構建了一種近紅外膽固醇電化學發光傳感器。利用膽固醇氧化酶催化膽固醇原位產生過氧化氫作為碲化鎘量子點共反應劑,產生碲化鎘量子點的陰極電化學發光,提供了一種高效、靈敏的檢測手段。本發明與對比文件1相比較:(1)本發明制備了水溶性碲化鎘量子點,在高電位下,碲化鎘量子點會失去一個電子,形成電子空穴對,具有強氧化性,產生較強且穩定的陽極碲化鎘量子點電化學發光;(2)本發明避免使用膽固醇氧化酶,以二丁基乙醇胺作為共反應劑,與碲化鎘量子點之間發生電子轉移,產生電化學發光,使得傳感器性能更加穩定;(3)碲化鎘量子點尺寸較小,其固載量越多,所呈現的電化學發光信號越強。因此,本發明制備了一種介孔硒化銀,其具有高孔隙率、大比表面積、無毒、生物相容性好等優點,與常規的石墨烯、碳納米管相比,利用介孔硒化銀作為載體材料,其具有豐富的孔隙結構,可增加發光材料碲化鎘量子點與抗體的固載量,進而可捕獲更多的皮質酮抗原,實現對皮質酮的高靈敏、寬范圍檢測。
cn104391117a的專利公開了一種基于ppy-nh2go-ag2se@cdse的胃癌抗原電致化學發光傳感器的制備方法及應用,并具體公開了ag2se@cdse納米大頭針的制備方法,以ag2se@cdse納米大頭針為電化學發光信號源,利用ppy-nh2go大的比表面積將ag2se@cdse固載在ppy-nh2go的表面,ppy-nh2go優良的導電性可以有效加強傳感器的發光信號。本發明與對比文件2相比較:(1)本發明直接在介孔硒化銀表面原位生長碲化鎘量子點,碲化鎘量子點分布更加均勻,性能更加穩定;(2)利用介孔硒化銀負載碲化鎘量子點,介孔硒化銀具有發達的孔隙結構,且具有較大的比表面積,大量的碲化鎘量子點可分布在介孔硒化銀的孔道和表面,進一步增強傳感器所呈現的電化學發光強度,提高傳感器的靈敏度。本發明所制備的電化學發光傳感器對皮質酮的檢測范圍為0.001~200ng/ml,檢測限為0.21pg/ml,該方法可有效用于皮質酮的分析,具有成本低、靈敏度高、特異性好、檢測快速等優點,而且制備過程較為簡單,有效克服了目前皮質酮檢測靈敏度低、檢測耗時、準確度低等的不足。
技術實現要素:
本發明的目的之一是合成具有良好電化學發光性能、高穩定性的碲化鎘量子點。該發明的碲化鎘/二丁基乙醇胺體系,相對于碲化鎘/過硫酸鉀、碲化鎘/過氧化氫電化學發光體系,該發明采用二丁基乙醇胺作為共反應劑,可采集碲化鎘量子點的陽極電化學發光信號,信號更強,更加穩定。
本發明的目的之二是同時采用兩種表面活性劑,合成介孔硒化銀。在合成過程中,相對于傳統合成方法僅加入一種表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨,該發明同時使用兩種表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基苯磺酸鈉,十六烷基三甲基溴化銨屬于陽離子表面活性劑,其附著在硒化銀納米粒子表面可防止大量硒化銀粒子發生團聚,十二烷基苯磺酸鈉屬于陰離子表面活性劑,其使用可在一定程度上減弱硒化銀納米粒子同性電荷,兩種表面活性劑同時使用可保證硒化銀納米粒子不發生團聚的前提下,有效地促進硒化銀納米粒子組裝成納米多孔結構。
本發明的目的之三是合成具有高孔隙率、大比表面積、無毒、生物相容性好等優點的介孔硒化銀。相比于常規的載體材料石墨烯、碳納米管等納米材料,介孔硒化銀具有豐富的孔隙結構,有利于電解液中共反應劑的擴散,使共反應劑快速到達電極表面,增強電化學發光響應;介孔硒化銀由較多的納米粒子組裝形成,具有發達的孔隙結構。通過向介孔硒化銀中滴加碲化鎘量子點的前驅體,可在介孔硒化銀孔道和表面形成大量的碲化鎘量子點,使得傳感器表現出較強的電化學發光強度,提高傳感器的靈敏度。
本發明的目的之四是合成cdte-ag2se納米復合物。相對于獨立的碲化鎘量子點,其不易固載在電極上,cdte-ag2se納米復合物起到對碲化鎘量子點很好的固載作用;相對于獨立的硒化銀,其電化學發光信號弱,cdte-ag2se納米復合物表現出更強更穩定的電化學發光信號,并且cdte-ag2se納米復合物具有良好的導電性和生物相容性。在原位生長碲化鎘量子點過程中,加入巰基丙酸,直接在cdte-ag2se納米復合物表面引入羧基基團,通過羧基的活化,可將皮質酮抗體捕獲至電極表面。
本發明的目的之五是針對現有的皮質酮檢測方法存在的問題,提供一種簡單快速可靠的基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器,通過不同濃度的皮質酮對cdte-ag2se納米復合物電化學發光性能的影響,實現對皮質酮的快速、靈敏、特異和高效檢測。
本發明的技術方案如下:
1.基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器的制備方法
(1)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
1)介孔硒化銀ag2se的制備
將5~15ml十八烷基胺加入50ml的燒杯中,加熱至150~200oc,加入0.3~0.7g的硝酸銀,磁力攪拌5~15min,溶液顏色由無色變為亮黃色,最后變成深褐色;繼續加入0.1~0.15g硒粉,溶液瞬間由深褐色變為黑色,攪拌10min,離心分離,用乙醇洗滌3次,制得產物ag2se納米粒子;將產物ag2se納米粒子分散到20ml非極性溶劑環己烷中,制得ag2se納米粒子環己烷溶液;
將5~15mlag2se納米粒子環己烷溶液、0.2~0.7g十六烷基三甲基溴化銨和0.2~0.6g十二烷基苯磺酸鈉加入到80~120ml超純水中,室溫攪拌1h,加熱到60~100oc,繼續攪拌1h使環己烷蒸發除去,離心分離,將獲得的沉淀物放進管式爐,在氬氣的保護下300oc煅燒2h,制得介孔硒化銀ag2se;
2)cdte-ag2se納米復合物溶液的制備
將50mg介孔硒化銀ag2se溶于50ml超純水中,加入1.6ml、濃度為0.05~0.15mol/l的氯化鎘水溶液,在攪拌下加入290~297mg六偏磷酸鈉和30~40μl巰基丙酸,用1.0mol/l的氫氧化鈉溶液調ph為8.0,繼續加入3.3~7.3mgna2teo3,溶液顏色立即變為黃綠色,將混合溶液在100oc下回流10min,加入2~3ml氨水,繼續回流25h,離心分離,并用丙酮洗滌3次,將產物分散到超純水中,得到cdte-ag2se納米復合物溶液,4oc儲存;
3)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
在cdte-ag2se納米復合物溶液中,加入1ml、濃度為0.4~0.6mol/l的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺edc溶液,1ml、濃度為0.09~0.15mol/l的n-羥基琥珀酰亞胺nhs和10~100μl、濃度為1mg/ml的皮質酮抗體ab溶液,在4oc下振蕩孵化24h,離心除去過量的皮質酮抗體ab,將產物分散到1ml、ph7.4的pbs溶液中,制得抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液,4oc下備用;
(2)電化學發光傳感器的制備方法
1)將直徑4mm的玻碳電極依次用1.0μm、0.3μm、0.05μm氧化鋁拋光粉依次做拋光處理,用超純水沖洗干凈;
2)滴涂6μl、濃度為0.5~2mg/ml的抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液于電極表面,4oc保存至干燥;
3)滴加6μl、質量分數為0.1~0.5%的牛血清白蛋白溶液,以封閉電極表面的非特異性活性位點,用ph7.4的磷酸鹽緩沖溶液pbs沖洗電極表面,4oc晾干;
4)滴加6μl不同濃度的皮質酮抗原,4oc下孵化20~40min,用ph7.4的pbs溶液沖洗電極表面,4oc晾干,制得基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器。
2.基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器用于皮質酮檢測的應用
(1)使用電化學工作站的三電極體系進行測試,ag/agcl電極作為參比電極,鉑絲電極為對電極,所制備的電化學發光傳感器為工作電極,將電化學工作站和化學發光檢測儀連接在一起將光電倍增管的高壓設置為800v,循環伏安掃描電位范圍為0v~1.4v,掃描速率為0.1v/s;
(2)在10ml、ph5.5~8.4的含15~25mmol/l二丁基乙醇胺的pbs溶液中,通過電化學發光系統,檢測對不同濃度的皮質酮產生的電化學發光信號強度,繪制工作曲線;
(3)將待測的皮質酮抗原樣品溶液代替皮質酮抗原標準溶液進行檢測,本發明的基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器用于皮質酮檢測,檢測范圍為0.001~200ng/ml,檢測限為0.21pg/ml。
本發明的有益成果
(1)本發明制備了一種水溶性碲化鎘量子點,將其作為電化學發光材料,采用二丁基乙醇胺作為共反應劑,發明了一種碲化鎘量子點陽極電化學發光免疫傳感器;
(2)本發明合成了一種介孔硒化銀納米材料,其具有高孔隙率和大的比表面積等優點,有利于電解液中共反應劑的擴散,并可將大量發光材料固定在其表面或孔內,有效增強碲化鎘量子點的電化學發光信號;
(3)本發明制備了cdte-ag2se納米復合物。利用其良好的導電性和生物相容性,將其作為傳感平臺,制備的cdte-ag2se納米復合物表面含大量羧基基團,可將皮質酮抗體有效地固定在cdte-ag2se納米復合物表面;
(4)本發明利用抗原、抗體之間的免疫反應,提高了檢測方法的特異性;
(5)本發明基于cdte-ag2se納米復合物構建了一種無標記型電化學發光傳感器用于皮質酮的檢測。操作簡單,響應時間短,信號響應范圍寬,可以實現簡單、快速、高靈敏和特異性檢測。
具體實施方式
實施例1
1.基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器的制備方法
(1)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
1)介孔硒化銀ag2se的制備
將5ml十八烷基胺加入50ml的燒杯中,加熱至150oc,加入0.3g的硝酸銀,磁力攪拌5min,溶液顏色由無色變為亮黃色,最后變成深褐色;繼續加入0.1g硒粉,溶液瞬間由深褐色變為黑色,攪拌10min,離心分離,用乙醇洗滌3次,制得產物ag2se納米粒子;將產物ag2se納米粒子分散到20ml非極性溶劑環己烷中,制得ag2se納米粒子環己烷溶液;
將5mlag2se納米粒子環己烷溶液、0.2g十六烷基三甲基溴化銨和0.2g十二烷基苯磺酸鈉加入到80ml超純水中,室溫攪拌1h,加熱到60oc,繼續攪拌1h使環己烷蒸發除去,離心分離,將獲得的沉淀物放進管式爐,在氬氣的保護下300oc煅燒2h,制得介孔硒化銀ag2se;
2)cdte-ag2se納米復合物溶液的制備
將50mg介孔硒化銀ag2se溶于50ml超純水中,加入1.6ml、濃度為0.05mol/l的氯化鎘水溶液,在攪拌下加入290mg六偏磷酸鈉和30μl巰基丙酸,用1.0mol/l的氫氧化鈉溶液調ph為8.0,繼續加入3.3mgna2teo3,溶液顏色立即變為黃綠色,將混合溶液在100oc下回流10min,加入2ml氨水,繼續回流25h,離心分離,并用丙酮洗滌3次,將產物分散到超純水中,得到cdte-ag2se納米復合物溶液,4oc儲存;
3)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
在cdte-ag2se納米復合物溶液中,加入1ml、濃度為0.4mol/l的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺edc溶液,1ml、濃度為0.09mol/l的n-羥基琥珀酰亞胺nhs和10μl、濃度為1mg/ml的皮質酮抗體ab溶液,在4oc下振蕩孵化24h,離心除去過量的皮質酮抗體ab,將產物分散到1ml、ph7.4的pbs溶液中,制得抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液,4oc下備用;
(2)電化學發光傳感器的制備方法
1)將直徑4mm的玻碳電極依次用1.0μm、0.3μm、0.05μm氧化鋁拋光粉依次做拋光處理,用超純水沖洗干凈;
2)滴涂6μl、濃度為0.5mg/ml的抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液于電極表面,4oc保存至干燥;
3)滴加6μl、質量分數為0.1%的牛血清白蛋白溶液,以封閉電極表面的非特異性活性位點,用ph7.4的磷酸鹽緩沖溶液pbs沖洗電極表面,4oc晾干;
4)滴加6μl不同濃度的皮質酮抗原,4oc下孵化20min,用ph7.4的pbs溶液沖洗電極表面,4oc晾干,制得基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器。
實施例2
1.基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器的制備方法
(1)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
1)介孔硒化銀ag2se的制備
將15ml十八烷基胺加入50ml的燒杯中,加熱至200oc,加入0.7g的硝酸銀,磁力攪拌15min,溶液顏色由無色變為亮黃色,最后變成深褐色;繼續加入0.15g硒粉,溶液瞬間由深褐色變為黑色,攪拌10min,離心分離,用乙醇洗滌3次,制得產物ag2se納米粒子;將產物ag2se納米粒子分散到20ml非極性溶劑環己烷中,制得ag2se納米粒子環己烷溶液;
將15mlag2se納米粒子環己烷溶液、0.7g十六烷基三甲基溴化銨和0.6g十二烷基苯磺酸鈉加入到120ml超純水中,室溫攪拌1h,加熱到100oc,繼續攪拌1h使環己烷蒸發除去,離心分離,將獲得的沉淀物放進管式爐,在氬氣的保護下300oc煅燒2h,制得介孔硒化銀ag2se;
2)cdte-ag2se納米復合物溶液的制備
將50mg介孔硒化銀ag2se溶于50ml超純水中,加入1.6ml、濃度為0.15mol/l的氯化鎘水溶液,在攪拌下加入297mg六偏磷酸鈉和40μl巰基丙酸,用1.0mol/l的氫氧化鈉溶液調ph為8.0,繼續加入7.3mgna2teo3,溶液顏色立即變為黃綠色,將混合溶液在100oc下回流10min,加入3ml氨水,繼續回流25h,離心分離,并用丙酮洗滌3次,將產物分散到超純水中,得到cdte-ag2se納米復合物溶液,4oc儲存;
3)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
在cdte-ag2se納米復合物溶液中,加入1ml、濃度為0.6mol/l的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺edc溶液,1ml、濃度為0.15mol/l的n-羥基琥珀酰亞胺nhs和100μl、濃度為1mg/ml的皮質酮抗體ab溶液,在4oc下振蕩孵化24h,離心除去過量的皮質酮抗體ab,將產物分散到1ml、ph7.4的pbs溶液中,制得抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液,4oc下備用;
(2)電化學發光傳感器的制備方法
1)將直徑4mm的玻碳電極依次用1.0μm、0.3μm、0.05μm氧化鋁拋光粉依次做拋光處理,用超純水沖洗干凈;
2)滴涂6μl、濃度為0.5~2mg/ml的抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液于電極表面,4oc保存至干燥;
3)滴加6μl、質量分數為0.1~0.5%的牛血清白蛋白溶液,以封閉電極表面的非特異性活性位點,用ph7.4的磷酸鹽緩沖溶液pbs沖洗電極表面,4oc晾干;
4)滴加6μl不同濃度的皮質酮抗原,4oc下孵化20~40min,用ph7.4的pbs溶液沖洗電極表面,4oc晾干,制得基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器。
實施例3
1.基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器的制備方法
(1)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
1)介孔硒化銀ag2se的制備
將10ml十八烷基胺加入50ml的燒杯中,加熱至170oc,加入0.5g的硝酸銀,磁力攪拌10min,溶液顏色由無色變為亮黃色,最后變成深褐色;繼續加入0.12g硒粉,溶液瞬間由深褐色變為黑色,攪拌10min,離心分離,用乙醇洗滌3次,制得產物ag2se納米粒子;將產物ag2se納米粒子分散到20ml非極性溶劑環己烷中,制得ag2se納米粒子環己烷溶液;
將8mlag2se納米粒子環己烷溶液、0.5g十六烷基三甲基溴化銨和0.4g十二烷基苯磺酸鈉加入到100ml超純水中,室溫攪拌1h,加熱到80oc,繼續攪拌1h使環己烷蒸發除去,離心分離,將獲得的沉淀物放進管式爐,在氬氣的保護下300oc煅燒2h,制得介孔硒化銀ag2se;
2)cdte-ag2se納米復合物溶液的制備
將50mg介孔硒化銀ag2se溶于50ml超純水中,加入1.6ml、濃度為0.10mol/l的氯化鎘水溶液,在攪拌下加入295mg六偏磷酸鈉和35μl巰基丙酸,用1.0mol/l的氫氧化鈉溶液調ph為8.0,繼續加入5.3mgna2teo3,溶液顏色立即變為黃綠色,將混合溶液在100oc下回流10min,加入1.5ml氨水,繼續回流25h,離心分離,并用丙酮洗滌3次,將產物分散到超純水中,得到cdte-ag2se納米復合物溶液,4oc儲存;
3)抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液的制備
在cdte-ag2se納米復合物溶液中,加入1ml、濃度為0.5mol/l的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺edc溶液,1ml、濃度為0.12mol/l的n-羥基琥珀酰亞胺nhs和60μl、濃度為1mg/ml的皮質酮抗體ab溶液,在4oc下振蕩孵化24h,離心除去過量的皮質酮抗體ab,將產物分散到1ml、ph7.4的pbs溶液中,制得抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液,4oc下備用;
(2)電化學發光傳感器的制備方法
1)將直徑4mm的玻碳電極依次用1.0μm、0.3μm、0.05μm氧化鋁拋光粉依次做拋光處理,用超純水沖洗干凈;
2)滴涂6μl、濃度為1mg/ml的抗體捕獲基底材料cdte-ag2se-ab溶液于電極表面,4oc保存至干燥;
3)滴加6μl、質量分數為0.3%的牛血清白蛋白溶液,以封閉電極表面的非特異性活性位點,用ph7.4的磷酸鹽緩沖溶液pbs沖洗電極表面,4oc晾干;
4)滴加6μl不同濃度的皮質酮抗原,4oc下孵化30min,用ph7.4的pbs溶液沖洗電極表面,4oc晾干,制得基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器。
實施例4基于cdte-ag2se納米復合物的皮質酮電化學發光傳感器用于皮質酮的檢測
(1)使用電化學工作站的三電極體系進行測試,ag/agcl電極作為參比電極,鉑絲電極為對電極,實施例1、實施例2或實施例3所制備的電化學發光傳感器為工作電極,將電化學工作站和化學發光檢測儀連接在一起將光電倍增管的高壓設置為800v,循環伏安掃描電位范圍為0v~1.4v,掃描速率為0.1v/s;
(2)在10ml、ph5.5~8.4的含15~25mmol/l二丁基乙醇胺的pbs溶液中,通過電化學發光系統,檢測對不同濃度的皮質酮產生的電化學發光信號強度,繪制工作曲線;
(3)將待測的皮質酮抗原樣品溶液代替皮質酮抗原標準溶液進行檢測,檢測范圍為0.001~200ng/ml,檢測限為0.21pg/ml。