一种自供能光电化学适配体传感器的制备方法及应用

本发明涉及属于光电化学生物传感器，具体是一种基于目标物响应和ag-cdin2s4光敏材料的自供能光电化学适配体传感器用于前列腺特异性抗原的检测。

背景技术：

1、前列腺特异性抗原（psa，一种肿瘤标志物）存在于前列腺中，在前列腺癌的筛选和早期诊断中起着重要的作用。因此，在临床实践中，开发出一种准确、灵敏的方法用于血清中psa的检测对前列腺癌的诊断具有重要意义。

2、光电化学（pec）传感器是一种集电学与光学优势于一体的新型传感技术，其本身具有易操作、背景信号低、抗干扰能力强和响应速度快等优点，从而受到了广泛的关注。其中，自供能pec传感器可以在无需外部电压（e=0）的情况下正常工作，成为目前有前景的一种传感策略。其利用电极表面的光敏材料作为信号传导器，在光照下产生受目标物影响的准确光电流信号。并且在零偏振电压下，自供能pec传感器可以有效地排除来自检测系统中其它氧化/还原性物质的干扰，从而降低对电极界面生物分子的损伤，提高了检测的准确性。

3、目标物响应控制释放作为构建生物传感器的一种有效策略，它将大量信号分子负载在多孔载体内部，通过生物门控和目标物响应控制释放来实现信号的传导和放大。

4、在目前已经公开检测前列腺特异性抗原的相关专利中，cn112526135a一种检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的制备方法及应用，以ag2s量子点来敏化ag/agbr/biobr，增强其可见光吸收，其光电活性显著提高。将前列腺特异性抗体、牛血清白蛋白和前列腺特异性抗原组装到ag/agbr/biobr/ag2s复合材料上，ag/agbr/biobr优异的光电活性以及前列腺特异性抗原-抗体之间的特异性结合，实现了对前列腺特异性抗原的超灵敏分析，为目前有效检测前列腺特异性抗原提供了新方法，但需要将材料通过层层自组装，过程麻烦，耗时。

5、cn110596364a一种前列腺特异性抗原检测的比率电化学传感器的构建方法及其应用，将ag2s敏化的微球状ag/agbr/biobr异质结固定在ito电极表面，作为优良的光活性基底，有效提高光电流响应及其灵敏度。巯基乙酸（tga）被用作连接剂固定前列腺特异性抗体，通过抗原和抗体间的特异性结合，检测不同浓度抗原的光电流信号，完成psa的定量测试。但tga不易被固定，一抗与二抗可能产生交叉反应，对结果易造成大的干扰。

6、cn116337850a一种基于femoov纳米酶双极电极的电化学发光传感器及检测h2o2和psa应用，设计了一种以femoov/aunps为识别探针的夹心免疫传感器，介导阳极上的ecl反应，实现了psa的高灵敏检测，还开发了一种独特的手机ecl成像系统，用于测定不同浓度的psa。但电极修饰步骤会降低电极表面生物识别过程。但该方法特异性识别差，容易导致假阳性结果。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于目标物响应和ag-cdin2s4光敏材料的自供能光电化学（pec）适配体传感器用于前列腺特异性抗原的检测。该自供能pec适配体传感器能够实现psa的准确和灵敏检测，为临床生物标志物的早期诊断提供了新型传感策略。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种自供能光电化学适配体传感器的制备方法，包括如下步骤：

4、（1）制备光电活性材料ag-cdin2s4；

5、（2）制备zif-90@mb；

6、（3）制备信号探针zif-90@mb/papt；

7、（4）构建gce/ag-cdin2s4传感界面；

8、（5）构建自供能光电化学适配体传感器检测前列腺特异性抗原，以zif-90@mb/papt作为信号探针，ag-cdin2s4为光敏材料来提供稳定的背景光电流信号，基于目标物响应作用从zif-90孔道中释放的mb信号分子可以在ag-cdin2s4电极表面产生增敏效应，从而使得光电流信号增强，达到信号放大的作用。

9、进一步地，步骤（1）所述制备光电活性材料ag-cdin2s4，具体包括如下步骤：

10、首先将50~500 mg的cdcl2、200~800 mg的incl3·4h2o和5~50 mg的agno3超声溶解在5~50 ml水中，并在室温下搅拌；

11、接着，将10~100 mg的硫代乙酰胺（taa）超声溶解在2~200 ml水中并快速加入到上述混合液中且继续在室温下搅拌，得到棕黄色前驱液；

12、最后，将得到的棕黄色前驱液转入到高压反应釜聚四氟乙烯内胆中，在60~300℃下加热12 h，反应完毕待其自然冷却至室温后，用超纯水、乙醇分别洗涤3次，后在60℃下真空干燥来获得褐色产物ag-cdin2s4。

13、进一步地，步骤（2）所述制备zif-90@mb，以沸石咪唑骨架-90（zif-90）多孔材料作为载体，将亚甲基蓝（mb）光敏剂作为信号分子负载在zif-90孔道中制备可控释放系统（zif-90@mb），具体包括如下步骤：

14、将5~500 mg的zn(ch3cooh)2·2h2o、2~20 mg的mb和20~200 mg的咪唑-2-甲醛（2-ica）超声溶解到2~200 ml的dmf溶液中，室温下搅拌；

15、将所得产物用超纯水和乙醇离心洗涤至上清液无色，60℃下真空干燥获得淡蓝色产物zif-90@mb。

16、进一步地，步骤（3）所述制备信号探针zif-90@mb/papt，具体包括如下步骤：

17、将2~200 mg zif-90@mb超声分散至2~200 ml的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液（hepes，10 mmol /l）中，再加入10~1000 μl的papt于37℃摇床上孵育；

18、之后将所得到的复合物在离心、洗涤2次去除多余未结合的papt，并将其重新分散到2~200 ml的hepes缓冲液中获得信号探针zif-90@mb/papt，于4℃下贮存以备后续使用。

19、进一步地，步骤（4）所述构建gce/ag-cdin2s4传感界面，具体包括如下步骤：

20、gce电极用氧化铝粉末在麂皮上进行预处理，抛光后用超纯水冲洗干净，随后依次用乙醇、超纯水超声洗涤，室温下干燥备用；

21、将2~200 mg的ag-cdin2s4纳米材料超声分散在0.1~100 ml的乙醇溶液中，取2~200μl的ag-cdin2s4分散悬液均匀滴涂到上述清洗干净的gce电极表面，37℃鼓风烘箱中使其完全干燥，室温下避光贮存以备后续使用。

22、进一步地，步骤（5）所述构建自供能光电化学适配体传感器检测前列腺特异性抗原，具体包括如下步骤：

23、在离心管中加入10~1000 μl上述已制备的zif-90@mb/papt信号探针、10~100 μl不同浓度的psa目标物及2~200 μl的hepes缓冲液（10 mmol /l），37℃下孵育，接着再离心，保留上清液；

24、取2~20 μl上清液滴涂到gce/ag-cdin2s4电极上室温下避光孵育，随后用超纯水冲洗2次洗去多余未反应的mb，室温下干燥并修饰nafion来防止电极材料的脱落，将所得到的gce/ag-cdin2s4@mb电极用于随后的pec检测；

25、以500 w的氙灯作为激发光源，开关灯间隔为20 s，外加电位是0 v，电解液为含有0.1 mol/l aa的pbs（10 mmol/ l）缓冲溶液，所有实验均在室温下进行。

26、进一步地，将采用本发明制备方法制得的自供能光电化学适配体传感器用于检测前列腺特异性抗原psa。

27、本发明传感器，以zif-90@mb/papt作为信号探针，ag-cdin2s4为光敏材料来提供稳定的背景光电流信号，构建了一种基于目标物响应的自供能pec适配体传感器用于psa的高灵敏检测。目标物响应作用从zif-90孔道中释放的mb信号分子可以在ag-cdin2s4修饰电极表面产生增敏效应，从而使得光电流信号增强，达到信号放大的作用。

28、本发明传感器，选用均相系统，目标物识别过程发生在均相溶液中，避免了传统繁琐的电极修饰步骤，降低电极表面生物识别过程与pec信号检测之间的相互干扰。用于前列腺特异性抗原检测时，psa适配体（papt）通过π-π堆积和静电吸附的作用附着zif-90@mb表面形成简单的生物门。当psa目标物存在时，由于papt与psa的特异性识别作用使得生物门打开，大量的mb分子从zif-90中释放，并在ag-cdin2s4光敏材料修饰的电极表面产生增敏作用，使得光电流信号增强，进而实现对psa的准确和灵敏定量检测，同时，该自供能pec传感器可用于血清样品中psa含量的灵敏、准确检测，为临床生物标志物的早期诊断提供了新型传感策略。