一种用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法
【专利摘要】本发明涉及石墨烯的生物应用领域，具体为一种用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，包括以下步骤：1)提供氧化石墨烯的水溶液和蚕丝多肽溶液；2)向氧化石墨烯水溶液中加入氢氧化钠和芘丁酸；3)再加入水合肼溶液加热还原；4)而后冷却到室温，再离心，将上清液倒入到滤纸上进行抽滤得到薄膜；5)重复步骤2)、3)和4)，可以得到多层薄膜；6)将薄膜用水冲洗并干燥；7)将薄膜放入有EDC和NHS的混合溶液中浸泡，再用水冲洗；7)将蚕丝多肽溶液滴到薄膜上充分反应，得到蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜，再将生物薄膜用PBS缓冲液多次冲洗调节pH值后晾干。
【专利说明】
一种用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及石墨烯薄膜的应用领域，具体为一种用于检测生物信号的石墨烯生物薄膜的制备。
【背景技术】
[0002]石墨烯是一种由碳原子以sP2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，导热系数高达5300 W/m.K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迀移率超过15000 cm2/V.S，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω.cm，比铜或银更低。石墨烯的出现突破了以往对二维材料的认识，并且现在已经发现石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现更有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迀移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。另外由于石墨烯的结构特点，易于形成JT-JT之间的相互作用，可以容易进行功能化改性并广泛应用于生物领域的活细胞检测和药物传输等领域。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种用于检测生物信号的石墨烯生物薄膜的制备方法，这种制备方法简便且制备出的薄膜柔软，具有较高的应用价值。
[0004]本发明的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，包含以下步骤:
1)提供氧化石墨烯的水溶液和蚕丝多肽溶液；
2)向步骤I)所述的氧化石墨烯水溶液中加入一定质量的氢氧化钠和芘丁酸得到混合溶液；
3)向步骤2)所述的混合溶液中加入水合肼溶液，在一定的温度下加热还原；
4)将还原后的溶液冷却到室温，然后离心得到上清液，将上清液倒入到滤纸上进行抽滤，可以得到一层薄膜；
5)重复上述步骤2)、3)和4 )，可以得到多层薄膜；
6)将薄膜用去离子水冲洗并在40?60摄氏度下干燥4?8小时，可以得到芘丁酸/石墨烯薄膜；
7)将步骤6)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(NHS)的混合溶液中浸泡，取出后用去离子水冲洗得到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜； 7)将蚕丝多肽溶液滴到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反应I?2小时，得到蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜，再将生物薄膜用PBS缓冲液多次冲洗调节pH值后晾干。
[0005]优先的，所述步骤I)的氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1?10mg/mL;蚕丝多肽的浓度为0.1?10mg/mL。
[0006]优先的，所述步骤I)的氧化石墨烯的制备方法包括:
将I?1g的石墨粉和0.5?20g硝酸钠混合，在搅拌状态下，缓慢加入20?50mL的浓硫酸，超声15?30分钟，形成悬浊液；
在冰浴条件下，将悬浊液放在磁力搅拌器上继续搅拌30分钟，然后将3~30g高锰酸钾缓慢加入到悬浊液中，继续保持冰浴条件下磁力搅拌10?14小时；
撤离冰浴条件后，再滴入20?50mL的去离子水，保持温度在40?50摄氏度的水浴条件下继续搅拌1?14小时；
将温度调整到30?38摄氏度的水浴中继续搅拌1?14小时；
再往溶液中加入10?30mL的30%的过氧化氢溶液，继续在30?38摄氏度的水浴中搅拌2?4小时；
加入稀盐酸后进行多次离心清洗，再加入水进行离心清洗，调整pH值到中性，调整氧化石墨烯浓度。
[0007]优先的，所述步骤I)的蚕丝多肽溶液的制备方法包括:
将蚕茧煮沸20?40min，在0.2-0.3M的Na⑶3中去除丝胶，然后用二次水清洗，之后干燥大于12小时，溶于9?1謂的1^8^容液中在55~65°(:温度下保温3~411。装入1￥0)3500的透析袋中透析2?3天，期间在磁力搅拌器上只搅拌不加热。
[0008]优先的，所述步骤2)的混合溶液中氢氧化钠和芘丁酸的浓度分别为4?40mg/mL和5?50mg/mLo
[0009]优先的，所述步骤3)中水合肼溶液的质量浓度为60?90%，恒温加热时间为1~3小时，加热温度为60?80摄氏度。
[0010]优先的，所述步骤4)的离心转速为6000?12000rpm，离心的时间为10?20分钟，滤纸孔径为30?50微米。
[0011]优先的，所述步骤7)中的EDC和NHS的混合溶液中EDC的摩尔浓度为3?6mol/mL,NHS的摩尔浓度为6?18 11101/11^，浸泡时间为0.5~2小时。
[0012]
【附图说明】
[0013]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清晰，本发明提供如下附图进行说明:
图1为实施例1制备的一层蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜。
[0014]图2为实施例2制备的五层蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜。
[0015]图3为实施例2的石墨烯/蚕丝生物膜利用循环伏安法的检测细胞中NO的生物信号。
【具体实施方式】
[0016]下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0017]实施例1
1)向20ml的0.4mg/ml的氧化石墨烯水溶液中加入80mg的氢氧化钠和120mg芘丁酸得到混合溶液；
2)向步骤I)所述的混合溶液中加入200微升水合肼溶液，保持在80摄氏度温度下加热还原1.5小时；
3)将还原后的溶液冷却到室温，然后离心得到上清液；
4)取上清液倒入到滤纸上进行抽滤，得到一层薄膜；
5)将薄膜用去离子水冲洗并在40?60摄氏度下干燥4?8小时，可以得到芘丁酸/石墨烯薄膜；
6)将步骤5)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(NHS)的混合溶液中浸泡lh，其中EDC的摩尔浓度为5mol/mL，NHS的摩尔浓度为10 mol/mL，取出后用去离子水冲洗得到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜；
7)将蚕丝多肽溶液滴到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反应1.5小时，得到蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜，再将生物薄膜用PBS缓冲液多次冲洗调节pH值后晾干。
[0018]图1为实施例1制备的一层蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜。
[0019]实施例2
1)向10ml的0.4mg/ml的氧化石墨稀水溶液中加入400mg的氢氧化钠和600mg花丁酸得到混合溶液；
2)向步骤I)所述的混合溶液中加入1000微升水合肼溶液，保持在80摄氏度温度下加热还原1.5小时；
3)将还原后的溶液冷却到室温，然后离心得到上清液；
4)取20ml上清液倒入到滤纸上进行抽滤，得到一层薄膜，将薄膜用去离子水冲洗；
5)重复上述步骤4)四次，得到5层薄膜；
6)将薄膜在40?60摄氏度下干燥4?8小时，可以得到5层芘丁酸/石墨烯薄膜；
7)将步骤6)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(NHS)的混合溶液中浸泡lh，其中EDC的摩尔浓度为5mol/mL，NHS的摩尔浓度为10 mol/mL，取出后用去离子水冲洗得到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜；
8)将蚕丝多肽溶液滴到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反应1.5小时，得到蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜，再将生物薄膜用PBS缓冲液多次冲洗调节pH值后晾干。
[0020]图2为实施例2制备的五层蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜。
[0021]图3为实施例2的石墨烯/蚕丝生物膜利用循环伏安法的检测细胞中NO的生物信号。曲线I和曲线2分别为没有NO和有NO信号情况下的曲线。可以看到能利用生物膜来检测细胞释放的NO信号。
[0022]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优先实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤: 1)提供氧化石墨烯的水溶液和蚕丝多肽溶液； 2)向步骤I)所述的氧化石墨烯水溶液中加入一定质量的氢氧化钠和芘丁酸得到混合溶液； 3)向步骤2)所述的混合溶液中加入水合肼溶液，在一定的温度下加热还原； 4)将还原后的溶液冷却到室温，然后离心得到上清液，将上清液倒入到滤纸上进行抽滤，可以得到一层薄膜； 5)重复上述步骤2)、3)和4 )，可以得到多层薄膜； 6)将薄膜用去离子水冲洗并在40?60摄氏度下干燥4?8小时，可以得到芘丁酸/石墨烯薄膜； 7)将步骤6)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1_(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(NHS)的混合溶液中浸泡，取出后用去离子水冲洗得到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜； 7)将蚕丝多肽溶液滴到EDC/NHS连接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反应I?2小时，得到蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜，再将生物薄膜用PBS缓冲液多次冲洗调节pH值后晾干。2.根据权利要求1所述的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤I)的氧化石墨稀水溶液的浓度为0.1?1 m g / m L;蚕丝多肽的浓度为0.1?10mg/mLo3.根据权利要求1所述的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤I)的氧化石墨烯的制备方法包括: 将I?1g的石墨粉和0.5?20g硝酸钠混合，在搅拌状态下，缓慢加入20?50mL的浓硫酸，超声15?30分钟，形成悬浊液； 在冰浴条件下，将悬浊液放在磁力搅拌器上继续搅拌30分钟，然后将3?30g高锰酸钾缓慢加入到悬浊液中，继续保持冰浴条件下磁力搅拌10?14小时； 撤离冰浴条件后，再滴入20?50mL的去离子水，保持温度在40?50摄氏度的水浴条件下继续搅拌1?14小时； 将温度调整到30?38摄氏度的水浴中继续搅拌1?14小时； 再往溶液中加入1?30mL的30%的过氧化氢溶液，继续在30?38摄氏度的水浴中搅拌2?4小时； 加入稀盐酸后进行多次离心清洗，再加入水进行离心清洗，调整pH值到中性，再调整氧化石墨烯浓度。4.根据权利要求1所述的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤I)的蚕丝多肽溶液的制备方法包括: 将蚕茧煮沸20?40min，在0.2-0.3M的NaCO3中去除丝胶，然后用二次水清洗，之后干燥大于12小时，溶于9?IIM的LiBr溶液中在55?65°C温度下保温3~4h; 装入MWC03500的透析袋中透析2?3天，期间在磁力搅拌器上只搅拌不加热。5.根据权利要求1所述的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的混合溶液中氢氧化钠和芘丁酸的浓度分别为4?40mg/mL和5?50mg/mLo6.根据权利要求1所述的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中水合肼溶液的质量浓度为60?90%，恒温加热时间为I?3小时，加热温度为60?80摄氏度。7.根据权利要求1所述的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)的离心转速为6000?12000rpm，离心的时间为10?20分钟，滤纸孔径为30?50微米。8.根据权利要求1所述的用于检测生物信号的蚕丝多肽/石墨烯生物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤7)中的EDC和NHS的混合溶液中EDC的摩尔浓度为3?6 mol/mL，NHS的摩尔浓度为6?18 mol/mL，浸泡时间为0.5?2小时。
【文档编号】G01N27/48GK105929009SQ201610223437
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】汪敏, 辛宗溪, 宋四星
【申请人】西南大学