光电dna传感器的制备及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种ZnOCdTe-羧基化C3N4光电DNA传感器的制备及其应用，属于生物传感检测【技术领域】。基于ZnOCdTe-羧基化C3N4复合物作为信标物质，可实现对实体组织目标DNA及其管家基因的定性、定量检测，具有设备简单、成本低、易于微型化的优点。
【专利说明】—种仏0@001 了6-羧基化03叱光电0…传感器的制备及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种2110 @ 0(1X6
传感器用于的生物组织0嫩的检测，属于生物传感检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]美国是全世界最早利用基因检测预测疾病的国家，2005年已有近500万人次接受了检测，通过预知和医学干预，使大肠癌的发病率下降了 90%，乳腺癌的发病率下降了70%。中国在基因检测方面相对滞后，截至2006年底才有约10万人次接受了检测。而中国近五年癌症患者高达750万人，不到20年癌症发病率增长了 29%以上，每年约有160万人死于癌症。据统计表明，我国因疾病导致的经济损失高达14000亿元。中国基因领域著名科学家毛裕民指出，基因检测是人们为了解基因的个体特征而进行的基因特征的检测，这种检测为人类的一系列生理病理找到了依据和途径。中国有超过10万人进行过基因检测，有超过10万多人的从业队伍，从事着基因检测的工作。这一现状远远不能满足社会的需要，将会有一个大的跨越式的发展。公安及医学上的0嫩检测就是基因检测的一种。
[0003]生物基因领域众多基因和疾病、基因和健康间的科学发现和成果亟待转化为现实生产力，服务于社会大众。企业参与科技创新，与科技界联手，实现科技成果的转化，共同为国民经济的发展做贡献，已经成为全社会的共识。验证和完善实验室科研成果，并为我国生命科学的深化研究，积聚巨量数据库和大群体样本库，搭建新的技术平台和支撑系统。
[0004]鉴于此，本专利将利用2110 @ 0(1X6 -羧基化纳米复合材料的信号放大作用，利用体系中光致电信号的强度变化来对真实生物细胞经培养后抽提的0嫩目标片段进行检测，并将所研制的光电生物传感器进一步推广到实际应用中，该方法具有成本低、灵敏度高、特异性好、检测快速等优点，而且制备过程较为简单，大大克服了目前0嫩检测方法局限于纯生物领域的弊端，有效拓展了 0嫩检测方法的范围。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一是基于羧基化匕仏对0嫩的生物特异亲和性及纳米光电复合材料2110 @以16，制备了一种具备特异性，超灵敏的光电生物传感器；
本发明的目的之二是将该传感器用于实体组织抽提的0嫩的检测。
[0006]本发明的技术方案如下:
1.一种2=0 @ 0(1X6 -羧基化光电0嫩传感器的制备方法，步骤如下:
(1 )^1.0 0111X2.5挪的长方形110导电玻璃，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30111111，纯氮吹干，并将其作为工作电极，钼丝为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
(2)在110电极表面上，生长一层2=0纳米棒；
(3)将(2)制备的工作电极浸没在以16量子点溶液中，利用电流-时间方法，电位为-1.0 V，沉积时间为200?400 8，在工作电极表面的2=0纳米棒上，沉积一层(--量子点，
室温干燥；
(4)滴涂5?20叱的羧基化(:％到(3)修饰的工作电极表面，4I冰箱中晾干；
(5)继续滴涂10?20虬、5?50吒/此的目标0嫩的上游引物或5?15虬、5?15吒/此管家0嫩的上游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干；
(6)继续滴涂10?20虬、5?50吒/此的目标0嫩的下游引物或5?15虬、5?15吒/此管家0嫩的下游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干，制得一种2=0 @ 0(1X6 -羧基化光电0嫩传感器的制备。
[0007]2.2=0纳米棒的制备
用匀胶机将胶体溶液均匀涂覆在110电极表面，形成一层膜，自然干燥，重复3飞次，将干燥后的110电极置于马弗炉内，200?400 I下煅烧『12 取出，冷却至室温，放入含有2=(勵丄和六次甲基四胺混合溶液的反应釜中，90?105 I下使2=0生长3?5卜，制得2=0纳米棒；
所述胶体溶液，是将2.7?3.7 8乙酸锌和0.11.2 8乙醇胺加入251111容量瓶中，用2-甲氧基乙醇溶液定容，制得乙酸锌和乙醇胺混合溶液，所得混合溶液在50?70 I下搅拌、加热20?40 —制得；
所述211(勵2和六次甲基四胺混合溶液，是将1.19?1.80 8 2打⑶0^和0.56?0.84 8六次甲基四胺加入501111容量瓶中，用超纯水定容，超声30 111111制得。
[0008]3.0(116量子点的制备
将尺21603溶液移入250 “容量瓶，加入1.9?3.8 8氨三乙酸钠、0.9?1.4 8乙酸镉，然后加入1.2?2.4 8恥0?调邱至8.3，制得含有11603、乙酸镉、胺(对吗)三乙酸钠、邱为8.3的混合溶液，将混合溶液超声30 111111，制得0116量子点；
所述1丁603溶液，是将140?160 “、邱为8.3的？83溶液于250…三口烧瓶内，加入0.20?0.32 88 1(0?固体，70下回流2?4匕冷却至室温制得。
[0009]4.羧基化的制备
取0.6?1.28(^4粉末，置于250…三口烧瓶内，加入90?110 ^1,511101/1圆03，125。。下回流24?3611，冷却至室温，将所得混合溶液放入离心机内，4500170111离心8?12 111111，将沉淀用超纯水洗涤至邱为7.0^7.5，将洗涤后的产物置于25?40 I的真空干燥箱内干燥10?14 11，制得羧基化；
所述4队粉末，是将『5 8三聚氰胺置于氧化铝坩埚中，置于马弗炉，500 I下加热『511，冷却至室温制得。
[0010]5.目标0嫩及其管家基因的检测步骤
(1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，钼丝电极为辅助电极，所制备的 2=0 @ 0(1X6此、
1)? 7、的？83，0丨1^0.3臟01凡的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；
(2)用时间-电流法对目标0嫩标准溶液或管家0嫩标准溶液进行检测，输入电压为0.1 V，取样间隔208，取样时间20 8，运行时间400 8，光源选择365 ^,385 110,405 11111、430 11111?450 11111?530 11111?570 11111?600 11111,记录电流变化，绘制工作曲线； (3 )将待测样品代替目标0嫩标准溶液或管家0嫩标准溶液，按照工作曲线的绘制方法进行测定。
[0011]本发明的成果:
(1)该方法不需经过预处理，电极选择性、灵敏度和重现性较好，电极响应快，测得线性范围8 ￠11101/261111101/[，检测限为3.2卿01凡。
[0012](2)本发明使用2=0 @ 0(1X6做为光电信标物质，(--量子点对2=0的包覆大大缩短了二者之间的距离，促进了 2=0的光电性能，增强本发明所述传感器的光电性能。
[0013](3)本发明使用最新的类石墨烯材料羧基化做为引物的固定基，具有良好的生物相容性，同时羧基化本身也具有一定的光电性能，与2110,(116复合后，三者的光电性能又有大幅度提升。
[0014](4)本发明所检测0嫩均从实际生物肿瘤组织中提取，具有一定的实用价值。
[0015]【具体实施方式】:
为进一步说明，结合一下实施例具体说明:
实施例1 一种2=0 @ 0(1X6 -羧基化4队光电0嫩传感器的制备方法
(1)将1.00111X2.5挪的长方形110导电玻璃依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30111111，纯氮吹干，并将其作为工作电极，钼丝为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
(2)在110电极表面上生长一层2=0纳米棒；
(3)将(2)制备的工作电极浸没在0116量子点溶液中，利用电流-时间方法，电位为-1.0 V，沉积时间为200 8，在工作电极表面的2=0纳米棒上沉积一层0116量子点，室温干燥；
(4)滴涂5叱的羧基化到(3)修饰的工作电极表面，4I冰箱中晾干；
(5)继续滴涂101^1,5^/1111的目标0嫩的上游引物或5虬、5吒/此管家0嫩的上游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干；
(6)继续滴涂101^1,5^/1111的目标0嫩的下游引物或5虬、5吒/此管家0嫩的下游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干，制得一种2=0 @ 0(1X6 -羧基化八光电0嫩传感器的制备。
[0016]实施例2 —种2=0 @ 0(1X6 -羧基化光电0嫩传感器的制备方法
(1)将1.00111X2.5挪的长方形110导电玻璃依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30111111，纯氮吹干，并将其作为工作电极，钼丝为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
(2)在110电极表面上生长一层2=0纳米棒；
(3)将(2)制备的工作电极浸没在0116量子点溶液中，利用电流-时间方法，电位为-1.0 V，沉积时间为300 8，在工作电极表面的2=0纳米棒上沉积一层0116量子点，室温干燥；
(4)滴涂15叱的羧基化(:％到(3)修饰的工作电极表面，4I冰箱中晾干；
(5)继续滴涂15虬、25吒/此的目标0嫩的上游引物或10虬、10吒/111[管家0嫩的上游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干；
(6)继续滴涂15虬、25吒/此的目标0嫩的下游引物或10虬、10吒/111[管家0嫩的下游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干，制得一种2=0 @ 0(1X6 -羧基化光电0嫩传感器的制备。
[0017]实施例3 —种2=0 @ 0(1X6 -羧基化光电0嫩传感器的制备方法
(1)将1.00111X2.5挪的长方形110导电玻璃依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30111111，纯氮吹干，并将其作为工作电极，钼丝为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
(2)在110电极表面上生长一层2=0纳米棒；
(3)将(2)制备的工作电极浸没在0116量子点溶液中，利用电流-时间方法，电位为-1.0 V，沉积时间为400 8，在工作电极表面的2=0纳米棒上沉积一层0116量子点，室温干燥；
(4)滴涂20叱的羧基化(:％到(3)修饰的工作电极表面，4I冰箱中晾干；
(5)继续滴涂20虬、50吒/此的目标0嫩的上游引物或15虬、151--[管家0嫩的上游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干；
(6)继续滴涂20虬、50吒/此的目标0應的下游引物或15虬、151--[管家0嫩的下游引物到工作电极表面，4 I冰箱中晾干，制得一种2=0 @ 0(1X6 -羧基化光电0嫩传感器的制备。
[0018]实施例4 2110纳米棒、0(1X6量子点、羧基化的制备
(1)2110纳米棒的制备
用匀胶机将胶体溶液均匀涂覆在110电极表面，形成一层膜，自然干燥，重复3次，将干燥后的110电极置于马弗炉内，200 I下煅烧8 ―!!，取出，冷却至室温，放入含有211和六次甲基四胺混合溶液的反应釜中，90 I下使2=0生长3匕制得2=0纳米棒；
所述胶体溶液是将2.7 8乙酸锌和0.1 8乙醇胺加入25 01容量瓶中，用2-甲氧基乙醇溶液定容，制得乙酸锌和乙醇胺混合溶液，所得混合溶液在50 I下搅拌、加热20…!!制得；
所述2=(勵和六次甲基四胺混合溶液是将1.19 8 2=(^)40 0.56 8六次甲基四胺加入50 1111容量瓶中，用超纯水定容，超声30 111111制得；
(2)0(116量子点的制备
将尺21603溶液移入250 “容量瓶，加入1.9 8胺三乙酸钠、0.9 8乙酸镉，然后加入1.28似0?调邱至8.3，制得含有11603、乙酸镉、氨三乙酸钠、邱为8.3的混合溶液，将混合溶液超声30 111111,制得0116量子点；
所述1丁603溶液，是将140 “、邱为8.3的？83溶液于250…三口烧瓶内，加入0.208 丁602固体粉末和0.14 8 1(0?固体，70 I下回流2匕冷却至室温制得。
[0019](3)羧基化的制备取0.6 8 粉末，置于250…三口烧瓶内，加入90 1111,5 001/1 125下回流24 11，冷却至室温，将所得混合溶液放入离心机内，4500 离心8 -11,将沉淀用超纯水洗涤至邱为7.0，将洗涤后的产物置于25 V的真空干燥箱内干燥10匕制得羧基化；所述4队粉末，是将3 8三聚氰胺置于氧化铝坩埚中，置于马弗炉，500 I下加热3匕，冷却至室温制得。
[0020]实施例5 2110纳米棒、0(1X6量子点、羧基化的制备 (1)2110纳米棒的制备
用匀胶机将胶体溶液均匀涂覆在110电极表面，形成一层膜，自然干燥，重复4次，将干燥后的110电极置于马弗炉内，300 I下煅烧10 ―!!，取出，冷却至室温，放入含有2=(勵2和六次甲基四胺混合溶液的反应釜中，95 I下使2=0生长4匕制得2=0纳米棒；
所述胶体溶液是将3 8乙酸锌和0.8 8乙醇胺加入25 01容量瓶中，用2-甲氧基乙醇溶液定容，制得乙酸锌和乙醇胺混合溶液，所得混合溶液在60 I下搅拌、加热30…!!制得；
所述2=(勵和六次甲基四胺混合溶液是将1.50 8 211 (^)40 0.68 8六次甲基四胺加入50 1111容量瓶中，用超纯水定容，超声30 111111制得；
(2)0(116量子点的制备
将尺21603溶液移入250 “容量瓶，加入2.5 8胺三乙酸钠、1.2 8乙酸镉，然后加入1.88似0?调邱至8.3，制得含有11603、乙酸镉、氨三乙酸钠、邱为8.3的混合溶液，将混合溶液超声30 111111,制得0116量子点；
所述1丁603溶液，是将150 01、邱为8.3的？83溶液于250…三口烧瓶内，加入0.258 丁602固体粉末和0.18 8 1(0?固体，70 I下回流3匕冷却至室温制得。
[0021](3)羧基化的制备
取0.8 8 粉末，置于250…三口烧瓶内，加入100 1111,5 11101/1 ！！勵3，125下回流30卜,冷却至室温，将所得混合溶液放入离心机内，4500 1/111111离心10 0111,将沉淀用超纯水洗涤至邱为7.0，将洗涤后的产物置于35 I的真空干燥箱内干燥12 11，制得羧基化
所述4队粉末，是将4 8三聚氰胺置于氧化铝坩埚中，置于马弗炉，500 I下加热4匕，冷却至室温制得。
[0022]实施例6 2110纳米棒、0(1X6量子点、羧基化的制备
(1)2110纳米棒的制备
用匀胶机将胶体溶液均匀涂覆在110电极表面，形成一层膜，自然干燥，重复5次，将干燥后的110电极置于马弗炉内，400 I下煅烧12 ―!!，取出，冷却至室温，放入含有211(顯2和六次甲基四胺混合溶液的反应釜中，105 I下使2=0生长5匕制得2=0纳米棒；所述胶体溶液是将3.78乙酸锌和1.2 8乙醇胺加入25 01容量瓶中，用2-甲氧基乙醇溶液定容，制得乙酸锌和乙醇胺混合溶液，所得混合溶液在70 I下搅拌、加热40…!!制得；
所述2=(勵和六次甲基四胺混合溶液是将1.80 8 211 (^)40 0.84 8六次甲基四胺加入50 1111容量瓶中，用超纯水定容，超声30 111111制得；
(2)0(116量子点的制备
将尺21603溶液移入250 “容量瓶，加入3.8 8胺三乙酸钠、1.4 8乙酸镉，然后加入2.48版10?调邱至8.3，制得含有11603、乙酸镉、氨三乙酸钠、邱为8.3的混合溶液，将混合溶液超声30 111111,制得0116量子点；
所述1丁603溶液，是将160 01、邱为8.3的？83溶液于250…三口烧瓶内，加入0.328 丁602固体粉末和0.23 8 1(0?固体，70 I下回流4匕冷却至室温制得。
[0023]( 3 )羧基化的制备取1.2 8 粉末，置于250…三口烧瓶内，加入110 1111,5 001/1順03，125下回流36卜,冷却至室温，将所得混合溶液放入离心机内，4500 1/111111离心12 0111,将沉淀用超纯水洗涤至邱为7.5，将洗涤后的产物置于40 I的真空干燥箱内干燥14 11，制得羧基化
所述4队粉末，是将5 8三聚氰胺置于氧化铝坩埚中，置于马弗炉，500 I下加热5匕，冷却至室温制得。
[0024]实施例7目标0嫩的检测
(1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，钼丝电极为辅助电极，所制备的2=0 @ 0(1X6 -羧基化光电0嫩传感器为工作电极，在10此、邱7的？83，0丨111111101/1的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；
(2)用时间-电流法对目标0嫩标准溶液进行检测，输入电压为0.1 V，取样间隔20 8，取样时间 20 8，运行时间 400 8，光源选择 365 11111、385 11111、405 11111、430 11111、450 11111、530 11111 ?570 11111?600咖,记录电流变化,绘制工作曲线；
(3)将待测样品代替目标0嫩标准溶液，按照工作曲线的绘制方法进行测定；
(4)线性范围8 ￠11101/1^26 1111101/[，检测限为 3.2 卿01凡。
[0025]实施例8管家基因的检测
(1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，钼丝电极为辅助电极，所制备的 2=0 @ 0(1X6此、邱9的？83，0丨3 11111101/1的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；
(2)用时间-电流法对目标0嫩标准溶液或管家0嫩标准溶液进行检测，输入电压为0.1 V，取样间隔20 8，取样时间20 8，运行时间400 8，光源选择365 ^,385 110,405 11111、430 11111?450 11111?530 11111?570 11111?600 11111，记录电流变化，绘制工作曲线。
【权利要求】
1.一种ZnO i CdTe -羧基化C3N4光电DNA传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将1.0 cmX2.5 cm的长方形ITO导电玻璃，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗30min，纯氮吹干，并将其作为工作电极，钼丝为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池； (2)在ITO电极表面上，生长一层ZnO纳米棒； (3)将(2)制备的工作电极浸没在CdTe量子点溶液中，利用电流-时间方法，电位为-1.0 V，沉积时间为20(T400 S，在工作电极表面的ZnO纳米棒上，沉积一层CdTe量子点，室温干燥； (4)滴涂5?20μ?的羧基化C3N4到(3)修饰的工作电极表面，4 °C冰箱中晾干； (5)继续滴涂10?20μ?、5?50 Pg/mL的目标DNA的上游引物或5?15μ?、5?15 Pg/mL管家DNA的上游引物到工作电极表面，4 °C冰箱中晾干； (6)继续滴涂10?20μ?、5?50 Pg/mL的目标DNA的下游引物或5?15μ?、5?15 Pg/mL管家DNA的下游引物到工作电极表面，4 °C冰箱中晾干，制得一种ZnO i CdTe -羧基化C3N4光电DNA传感器的制备。
2.根据权利要求1所述的一种ZnO@ CdTe -羧基化C3N4光电DNA传感器的制备方法，所述ZnO纳米棒,制备步骤如下: 用匀胶机将胶体溶液均匀涂覆在ITO电极表面，形成一层膜，自然干燥，重复3飞次，将干燥后的ITO电极置于马弗炉内，20(T400 °C下煅烧8?12min，取出，冷却至室温，放入含有Zn(NO3)2和六次甲基四胺混合溶液的反应釜中，9(Tl05 °C下使ZnO生长3?5h，制得ZnO纳米棒； 所述胶体溶液，是将2.7?3.7 g乙酸锌和0.1?1.2 g乙醇胺加入25ml容量瓶中，用2-甲氧基乙醇溶液定容，制得乙酸锌和乙醇胺混合溶液，所得混合溶液在5(T70 °C下搅拌、加热20?40 min制得； 所述Zn(NO3)2和六次甲基四胺混合溶液，是将1.19?1.80 g Zn(NO3)2和0.56?0.84 g六次甲基四胺加入50ml容量瓶中，用超纯水定容，超声30 min制得。
3.根据权利要求1所述的一种ZnO@ CdTe -羧基化C3N4光电DNA传感器的制备方法，所述CdTe量子点，制备步骤如下: 将K2TeO3溶液移入250 ml容量瓶，加入1.9?3.8 g氨三乙酸钠、0.9?1.4 g乙酸镉，然后加入1.2?2.4 g NaOH调pH至8.3，制得含有K2TeO3、乙酸镉、胺(对吗)三乙酸钠、pH为.8.3的混合溶液，将混合溶液超声30 min，制得CdTe量子点； 所述K2TeO3溶液，是将140?160 ml、pH为8.3的PBS溶液于250 ml三口烧瓶内，加入.0.2(Γ0.32 g TeO2固体粉末和0.14、.23 g KOH固体，70 °C下回流2?4 h，冷却至室温制得。
4.根据权利要求1所述的一种ZnO@ CdTe -羧基化C3N4光电DNA传感器的制备方法，所述羧基化C3N4,制备步骤如下: 取 0.6?1.2gC3N4 粉末，置于 250 ml 三口烧瓶内，加入 90?110 ml、5mol/L HNO3,125°C下回流24?36h,冷却至室温,将所得混合溶液放入离心机内，4500r/min离心8?12 min,将沉淀用超纯水洗涤至PH为7.(Γ7.5，将洗涤后的产物置于25?40 °C的真空干燥箱内干燥l0-l4h，制得羧基化C3N4 ； 所述C3N4粉末，是将:T5 g三聚氰胺置于氧化铝坩埚中，置于马弗炉，500 °C下加热:Γ5h，冷却至室温制得。
5.如权利要求1所述的制备方法制备的ZnO i CdTe -羧基化C3N4光电DNA传感器，其特征在于，用于目标DNA及其管家基因的检测，检测步骤如下: (1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，钼丝电极为辅助电极，所制备的ZnO i CdTe -羧基化C3N4光电DNA传感器为工作电极，在1(Γ50 mL、pH 7、的PBS，0.Γθ.3 mmol/L的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试； (2)用时间-电流法对目标DNA标准溶液或管家DNA标准溶液进行检测，输入电压为.0.1 V，取样间隔20s，取样时间20 S，运行时间400 S，光源选择365 nm、385 nm、405 nm、430nm、450 nm、530 nm、570 nm、600 nm,记录电流变化,绘制工作曲线； (3 )将待测样品代替目标DNA标准溶液或管家DNA标准溶液，按照工作曲线的绘制方法进行测定。
【文档编号】G01N27/416GK104297323SQ201410601210
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月1日 优先权日:2014年11月1日
【发明者】庞雪辉, 吴丹, 闫涛, 范大伟, 胡丽华, 魏琴, 任伟, 王友英 申请人:济南大学