一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器、材料、探头及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器、材料、探头及其应用。基于静电作用制备了GO

【技术实现步骤摘要】
一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器、材料、探头及其应用


[0001]本专利技术涉及光纤传感领域，具体涉及一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器、材料、探头及其应用。

技术介绍

[0002]miRNAs广泛参与肿瘤的发生发展、侵袭转移、耐药性等进化过程，被认为是肿瘤早期发现、分类和预测性诊断的生物标志物。然而，miRNA的短序列和高度相似性的特点极大地限制了其检测手段的发展。因此，研究与开发一种快速、灵敏、无标记、高稳定性、低成本的miRNA检测技术已成为临床医学领域的重要课题。
[0003]光纤生物传感器是选择性地将检测对象的生物信息，连续转变为分析仪器易测量的光学信号的分析测量装置，可以对单（多）种对象进行实时、在线检测，已成为各种生物量、分子、离子的重要检测手段。与其它传感器相比，它具有检测精度高、抗电磁干扰能力强、响应快、可实现探头微型化、可用于遥感等优点。虽然现有的光纤生物传感器类型十分丰富，然而国内外关于光纤miRNAs传感器的研究依然空白，这是因为miRNA为单链RNA，在自然环境下极不稳定，这对选择一种合适的敏感材料提出了极大的要求；同时敏感材料与光纤结合的方式也直接影响着传感器的检测范围和灵敏度。

技术实现思路

[0004]针对现有miRNA检测手段复杂，仪器昂贵、检测耗时长等问题，解决一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器、材料、探头及其应用。
[0005]本专利技术提供所采用的技术方案是：一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器，传感器包含宽带光源、Y型光纤、光纤探头、光谱仪，所述传感探头侧面涂覆有氧化石墨烯
‑
金纳米
‑
RNA复合材料（GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe），光纤探头尾端涂覆有反射银镜；光经Y型光纤进入光纤传感探头，激发探头侧面的氧化石墨烯
‑
金纳米敏感材料产生局域表面等离子体共振现象。
[0006]优选地，固定在光纤探头表面的GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 1与目标miRNA、GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 2发生杂交反应时，氧化石墨烯
‑
金纳米复合粒子间距离减小，粒子的局域表面等离子效应被影响，其局域表面等离子峰位发生变化，从而实现对目标RNA的检测。
[0007]优选地，所述光纤探头直径为125
‑
1000μm；所述光源为卤钨灯宽带光源，工作波长：360~1200 nm，光谱仪工作波长为320~1050 nm。优选地，所述光纤探头表面的氧化石墨烯
‑
金纳米
‑
RNA复合材料通过化学交联法固定。
[0008]一种光纤探头敏感材料，所述材料为GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe复合材料，制备过程包括：
S1、通过静电法制备得到氧化石墨烯包覆的金纳米复合粒子，金纳米粒子被包覆于氧化石墨烯内部，金纳米粒子粒径为10
‑
70nm；S2、RNA probe通过化学交联法利用巯基固定于氧化石墨烯包覆的金纳米复合粒子表面得到GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe复合材料；所述传感RNA probe为GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 1和GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 2，分别只与目标miRNA符合碱基互补配对原理，彼此之间不符合碱基互补配对原理。
[0009]优选地，所述金纳米颗粒采用水相还原法制备，氧化石墨烯（GO）采用Hummers法合成，GO
‑
AuNPs复合粒子具体包含以下步骤：（1）利用王水将实验中所需的玻璃器皿清洗干净，用去离子水冲洗，烘干备用；反应环境的清洁可以避免在AuNPs生长过程中导入杂质；（2）在沸腾的氯金酸溶液中加入柠檬酸三钠溶液，观察到混合液颜色由淡黄色变为黑色，最后变为酒红色时，继续反应，以得到AuNPs；（3）GO
‑
AuNPs复合材料的制备步骤如下：将合成的AuNPs溶液与GO溶液按照混合，搅拌得到GO
‑
AuNPs复合粒子，GO表面的含氧基团会促进GO对AuNPs的包埋，从而形成GO
‑
AuNPs复合粒子。
[0010]优选地，所述步骤（2）中，AuNPs粒径范围为10
‑
70nm；步骤（3）中，AuNPs与GO比值为（1
‑
5）：1。
[0011]优选地，所述GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe复合材料的制备步骤如下：步骤一GO
‑
AuNPs
‑
RNAp的制备：将制得的GO
‑
AuNPs溶液多次洗样后分散于PBS缓冲液中，将TCEP水溶液分别加入RNA probe 1 和RNAp probe 2中以活化其端部的巯基，将活化后的RNA probe加入GO
‑
AuNPs溶液中，在室温下孵育；步骤二GO
‑
AuNPs
‑
RNAp的盐化：将NaCl 分别加入GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 1和GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 2溶液中，超声后孵育，重复多次加入NaCl，再继续孵育；步骤三洗样：利用PBS对孵育液离心洗样，除去溶液中未结合的RNA后分散于缓冲液PBS中。
[0012]一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器传感探头，光纤传感探头的制备步骤如下：步骤（一）将光纤表面硅烷化：将光纤一端表面的有机包层去掉后，记为光纤传感端即S端，将用丙酮、酒精和去离子水清洗过的光纤S端插入HF酸溶液（VHF:V水=1:1）中腐蚀，以增强光纤外泄的消逝场；将腐蚀后的光纤清洗干净后，插入piranha溶液（V过氧化氢:V硫酸=3:7）浸泡数小时后，浸泡时间范围可为2
‑
10小时，将洗净的光纤置于110 ℃的真空干燥箱中加热大约1h，活化光纤表面的羟基；之后，将光纤S端在APTES溶液（3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷）中浸泡数小时，使光纤表面的羟基转化为氨基；步骤（二）GO
‑
AuNPs在光纤上的固定：将光纤的S端浸泡在GO
‑
AuNPs复合粒子溶液中，GO的羧基会与光纤上的氨基发生结合，从而会在光纤表面形成GO
‑
AuNPs复合粒子单层膜；步骤（三）银镜反应封端：通过银镜反应在经步骤二处理后的光纤S端的端面涂覆一层银膜，确保将光反射到光谱仪中；步骤（四）用PBS缓冲液将RN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器，传感器包含宽带光源、Y型光纤、光纤探头、光谱仪，其特征在于，所述传感探头侧面涂覆有氧化石墨烯
‑
金纳米
‑
RNA复合材料（GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe），光纤探头尾端涂覆有反射银镜；光经Y型光纤进入光纤传感探头，激发探头侧面的氧化石墨烯
‑
金纳米敏感材料产生局域表面等离子体共振现象。2.根据权利要求1所述基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器，其特征在于，固定在光纤探头表面的GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 1与目标miRNA、GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 2发生杂交反应时，氧化石墨烯
‑
金纳米复合粒子间距离减小，粒子的局域表面等离子效应被影响，其局域表面等离子峰位发生变化，从而实现对目标RNA的检测。3.根据权利要求1所述基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器，其特征在于，所述光纤探头直径为125
‑
1000μm；所述光源为卤钨灯宽带光源，工作波长：360~1200 nm，光谱仪工作波长为320~1050 nm。4.根据权利要求1所述基于氧化石墨烯包覆的金纳米粒子的光纤miRNA传感器，其特征在于，所述光纤探头表面的氧化石墨烯
‑
金纳米
‑
RNA复合材料通过化学交联法固定。5.一种光纤探头敏感材料，其特征在于，所述材料为GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe复合材料，制备过程包括：S1、通过静电法制备得到氧化石墨烯包覆的金纳米复合粒子，金纳米粒子被包覆于氧化石墨烯内部；S2、RNA probe通过化学交联法利用巯基固定于氧化石墨烯包覆的金纳米复合粒子表面得到GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe复合材料；所述传感RNA probe为GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 1和GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe 2，分别只与目标miRNA符合碱基互补配对原理，彼此之间不符合碱基互补配对原理。6.根据权利要求5所述光纤探头敏感材料，其特征在于，所述金纳米颗粒采用水相还原法制备，氧化石墨烯（GO）采用Hummers法合成，GO
‑
AuNPs复合粒子具体包含以下步骤：（1）利用王水将实验中所需的玻璃器皿清洗干净，用去离子水冲洗，烘干备用；反应环境的清洁可以避免在AuNPs生长过程中导入杂质；（2）在沸腾的氯金酸溶液中加入柠檬酸三钠溶液，观察到混合液颜色由淡黄色变为黑色，最后变为酒红色时，继续反应，以得到AuNPs；（3）GO
‑
AuNPs复合材料的制备步骤如下：将合成的AuNPs溶液与GO溶液按照混合，搅拌得到GO
‑
AuNPs复合粒子，GO表面的含氧基团会促进GO对AuNPs的包埋，从而形成GO
‑
AuNPs复合粒子。7.根据权利要求6所述光纤探头敏感材料，其特征在于，所述步骤（2）中，AuNPs粒径范围为10
‑
70nm；步骤（3）中，AuNPs与GO比值为（1
‑
5）：1。8.根据权利要求5所述光纤探头敏感材料，其特征在于，所述GO
‑
AuNPs
‑
RNA probe复合材料的制备步骤如下：步骤一GO
‑
AuNPs
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冰，丁莉芸，潘志红，罗志会，曾曙光，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：