一种用于丝素蛋白检测的有机电化学晶体管的制备方法技术

本发明专利技术涉及文物检测领域，公开了一种用于丝素蛋白检测的有机电化学晶体管的制备方法，本发明专利技术首先利用丝网印刷技术制备有机电化学晶体管的源、漏电极，借助旋转涂膜仪将聚乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT：PSS旋涂在源、漏电极间，构成有机电化学晶体管的导电通道。选择玻碳电极作为有机电化学晶体管的门电极（gate电极），并对门电极进行化学修饰，获得了有机电化学晶体管。将其用于文物中丝素蛋白的分析检测，具有灵敏度高、检测下限低，其他蛋白组分（例如猪胶原、羊毛角蛋白等）不会对丝素蛋白检测产生干扰等优点。白检测产生干扰等优点。白检测产生干扰等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于丝素蛋白检测的有机电化学晶体管的制备方法


[0001]本专利技术涉及文物检测领域，尤其涉及一种用于丝素蛋白检测的有机电化学晶体管的制备方法。
[0002]
技术介绍

[0003]中国自古以来就是纺织品大国，生产的纺织品种类丰富，工艺精美，舒适透气。其中最负盛名的纺织品就是中国的丝绸，故中国又被称为“丝绸之国”。丝绸文物不仅具有科技、文化、艺术等多方面的价值，更是社会交替，人文交融的历史见证者。丝绸文物中丝绸的主要成分是桑蚕丝，桑蚕丝主要由丝素蛋白和丝胶两部分组成，丝素蛋白是蚕丝的主要组成部分，约占总重量的70%。但是，丝绸文物中的桑蚕丝作为一种有机高分子材料，由于常年处于地下墓葬环境中易受光、热、酸碱、微生物等的影响发生降解，从而造成结晶度、分子量等结构及性能的变化，另一方面，丝绸文物出土时往往会伴有许多杂质，真正的有效成分极少。而常规的丝素蛋白检测方法灵敏度低，受杂质干扰影响大，不适合对丝绸文物进行检测，因此需要开发一种灵敏度好，特异性强的检测古代丝织品的方法存在着很重要的意义。
[0004]国内外报道的纺织品残留物的分析方法主要有化学降解法和生物质谱法等。然而，古代纺织品成分复杂，微小的成分变化就会导致质谱测定的较大误差，而且整个实验过程也必须经过残留物提取、酶切、质谱分析、结果分析等实验步骤，较为繁琐。因此，寻找一种灵敏度极高、特异性极强、快速高效的方法对纺织品残留物进行鉴定显得尤为重要。
[0005]1977 年，Shirakawa等人发现了高导电性的聚乙炔，有机电子学自此成为学术界的新成员。有机薄膜晶体管具有很多独特的优点，比如：制备简单、制备方法多样、使用的半导体材料来源广泛、生产成本低、加工温度低、灵活性好、适度的歪曲对器件的电性能没有显著的改变。而且，基于有机薄膜晶体管的传感器具有选择性好，生物兼容性强等特点，因此基于有机薄膜晶体管的传感器件脱颖而出，得到了广泛的研究和应用。
[0006]
技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于丝素蛋白检测的有机电化学晶体管的制备方法。本专利技术首次提供了一种基于PEDOT:PSS的丝素蛋白检测用有机电化学晶体管的制备方法，本专利技术首先利用丝网印刷技术制备有机电化学晶体管的源、漏电极，借助旋转涂膜仪将聚乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT：PSS旋涂在源、漏电极间，构成有机电化学晶体管的导电通道。选择玻碳电极作为有机电化学晶体管的门电极（gate 电极），并对门电极进行化学修饰，获得了有机电化学晶体管。将其用于文物中丝素蛋白的分析检测，具有灵敏度高、检测下限低，其他蛋白组分（例如猪胶原、羊毛角蛋白等）不会对丝素蛋白检测产生干扰等优点。
[0008]本专利技术的具体技术方案为：一种用于丝素蛋白检测的有机电化学晶体管的制备方
法，包括以下步骤：步骤1：丝素蛋白的提取：量取碳酸钠溶液，向溶液中添加桑蚕丝，水浴加热，取出，用水清洗，干燥后得到丝素；取硝酸钙、丝素，加入甲酸，搅拌过滤，加入碳酸氢钠至溶液呈中性后，透析冷冻干燥，研磨，得到将丝素蛋白。
[0009]步骤2：源、漏电极的制备：借助平板印刷机，在绝缘 PET 基材上印刷导电碳浆，热固化，得到有机电化学晶体管的源、漏电极。
[0010]当晶体管器件的栅电极与源电极之间的电压为零时，有机半导体层的载流子分布均匀，器件处与关闭状态。然而当在器件的栅极上施加一定的电压后，将诱导半导体层产生电子或空穴。若在源漏电极间施加电压，就会有电流通过导电沟道，器件处于开态。
[0011]步骤3：导电通道的旋涂：通过旋转涂膜仪，在丝网印刷得到的源、漏电极间旋涂导电聚合物 PEDOT:PSS溶液；然后在氮气保护下，120
‑
140℃油浴加热 10~15 min 后，升温至 145
‑
155 ℃再加热 60~70min，即得到源、漏电极间的导电通道。
[0012]PEDOT 溶解度小，分子量很大，在溶液中的分散性差，因此 PEDOT导电能力受到抗衡离子和掺杂水平的影响。然而聚苯乙烯磺酸（PSS）水溶性好，常常将 PEDOT 和 PSS 掺杂得到 PEDOT：PSS 以提高 PEDOT 的性能。不仅增大了聚合物的导电性，而且解决了 PEDOT 不溶的问题。加入的 DMSO 可以增加聚合物的导电性。
[0013]步骤4：金电极预处理：以金电极作为门电极，使用前做如下处理：金电极首先经砂纸打磨，然后分别经Al2O3干粉、Al2O3湿粉抛光处理，用水冲洗后，超声清洗，直至金电极表面无划痕且光亮如镜，再用惰性气体吹干。
[0014]步骤5：金电极表面干净程度电化学测试：借助 CHI 600 C 电化学工作站，三电极体系，使用 KCl 饱和甘汞电极作为参比电极，将步骤4处理好的金电极为工作电极，铂丝电极为对电极，在 4
‑
6mM K4Fe(CN)6/K3Fe(CN)6水溶液中进行 CV 扫描。
[0015]氧化还原峰电位差在 80 m V 以下的金电极即可使用。
[0016]步骤6：修饰与活化金电极：采用滴涂法在干燥后的步骤5所得电极表面滴加10
‑
15ul 0.05M的MPA水溶液，于50
‑
60℃中孵育50
‑
70min形成饱和MPA单层，用PBS缓冲液洗净，将所得修饰有MPA的电极浸泡在MES缓冲液中，并于55
‑
65℃中孵育50
‑
70min，将MPA的末端羧基转化为活性NHS酯，用PBS缓冲液洗净，得到活化的栅电极。
[0017]MPA的巯基可以和AuNPs形成Au
‑
S键而被固定。
[0018]步骤7：构建有机电化学晶体管的 gate 电极：继续滴加3
‑
7ul 1ul/ml的兔抗丝素蛋白抗体溶液，即Ab1抗体溶液，使其端氨基与活化后的羧基结合，用PBS缓冲液洗净未固定的Ab1抗体，再用10
‑
15ul的0.8
‑
1.2%BSA在35
‑
40℃下将电极封闭25
‑
35min，以封闭电极表面可能存在的非特异性结合位点，取出后用PBS缓冲液洗净；滴5
‑
10ul 1ul/ml的步骤1所得丝素蛋白的CB液，室温下反应 1.5~2 h 后，用PBS 缓冲液浸泡洗涤彻底清洗去除未结合的抗原后，即得到用于丝素蛋白检测的有机电化学晶体管。
[0019]当在 gate 电极上施加电压时，电解质溶液中的阳离子进入半导体膜，参与半导体的掺杂/去掺杂过程，并导致通道电流的变化。
[0020]有机电化学晶体管是有机薄膜晶体管的一类。基于有机电化学晶体管的传感器有很多优势。首先，基于有机电化学晶体管的传感器工作电压低，能有效阻止水解的发生。其次，它能够在水溶液介质中工作，集成在不同的衬底上，以便实现化学和生物传感器的实时
应用。而且，有机电化学晶体管器件体积小，门电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
rpm，之后40~45 s 2500
‑
3500 rpm。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4中，所述超声清洗为分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10
‑
20min；所述惰性气体为氮气，且边搅拌边通入氮气30
‑
50min，氮气温度为50
‑
60℃。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4中，所述金电极的直径为2.5
‑
3.5 mm；所述砂纸为5#砂纸；所述Al2O3干粉、Al2O3湿粉的直径为40...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晴晴，陈浩东，王坤，张汉丽，王秉，万军民，彭志勤，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：