一种肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法技术

本发明专利技术属于临床诊断技术领域，涉及一种肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法。通过在氧化锌纳米花阵列模板上低速沉积普鲁士蓝，获得兼具超高比表面积和优异催化活性的空心普鲁士蓝纳米花阵列，极大提升了电子传递能力以及cTnI识别分子的负载量。基于该纳米花阵列的生物传感器，表现出优异的电催化能力和信号稳定性。该生物传感器制备过程简易可控，易于实现规模化、产品化生产，其能够在4min内实现真实血清中肌钙蛋白I的快速识别和检测，同时也能够满足其他种类肌钙蛋白的分析，有望实现急性心肌梗死的诊断和预警。急性心肌梗死的诊断和预警。急性心肌梗死的诊断和预警。

【技术实现步骤摘要】
一种肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法


[0001]本专利技术属于临床诊断
，涉及一种肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]根据世界卫生组织（WHO）的统计数据，到2019年全球有超过1960万人死于心血管疾病（CVD），这也是目前造成死亡最多的疾病之一。在众多心血管疾病中，急性心肌梗死（AMI）对生命的威胁最大，由于其突发性和急迫性，每年能够造成约1670万人死亡。更重要的是，受损的心肌细胞是不可再生的，所以后期治疗也会导致不可逆的心肌坏死，提高心脏骤停风险。因此，快速准确地诊断急性心肌梗死是抢进行生命抢救的关键。临床医学上通常会采用心电图、冠状动脉造影和血液分析等手段来诊断AMI，其中心电图是根据ST段升高或降低的信号快速指示心肌缺血，然而这种方法通常只有在患者出现严重的临床症状时才会产生明显的变化；冠状动脉造影术依靠心血管造影剂目测观察冠状动脉狭窄或阻塞的病变，但是这是一种具有侵入性且耗时的方法，不仅无法满足快速诊断的要求，还需要依赖于特定的仪器和专业的分析人员。血液检测心肌钙蛋白I（cTnI）是一种可靠且高度敏感的检测方式，能够准确评估AMI的病程。目前，固相色谱免疫分析法（SPCI）、电化学发光法（ECL）和电化学生物传感器都能用于检测血液中的cTnI含量，虽然前两者能够在短时间内获得结果，但是繁琐的操作和严苛的检测环境制约了其进一步发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对目前肌钙蛋白诊断过程中存在的时效性差、灵敏度低、非原位检测等问题，提出一种新型的肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法及其应用。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术是采用下述的技术方案实现的：一种肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法，其具体步骤如下：（1）氧化锌纳米花阵列模板制备：配制一定浓度的硝酸锌溶液，溶剂为乙醇，得到前驱液；然后将导电基底置于旋涂仪上，取适量前驱液滴在导电基底表面，以一定转速进行旋涂。旋涂一段时间后，将导电基底置于马弗炉中高温煅烧一定时间，而后将导电基底取出，获得ZnO晶种修饰的导电基底。此后配制含硝酸锌与络合剂的反应母液，将晶种修饰的基底置于反应母液中，在一定温度下进行ZnO纳米花的生长。经过一段时间后取出导电基底并用去离子水冲洗，室温下干燥一段时间后获得ZnO纳米花模板。
[0005]（2）普鲁士蓝空心纳米花阵列的制备：配制普鲁士蓝反应溶液A和B，其中A为过渡金属盐溶液与表面活性剂的混合溶液，B为过渡金属氰化钾溶液。将ZnO修饰的基底首先浸泡在B 溶液中一段时间进行预反应，然后将A溶液与B溶液混合并搅拌均匀，期间保持导电基底正面朝上。将反应液在恒温条件下静置反应一定时间，而后取出导电基底，用去离子水冲洗。然后直接将基底置于一定浓度的酸溶液中，反应后取出，用去离子水冲洗并恒温干燥一定时间，获得基于普鲁士蓝空心纳米花阵列的修饰电极。
[0006]（3）肌钙蛋白生物传感电极的制备：配制一定浓度的肌钙蛋白特异性DNA探针溶液，取适量滴涂于修饰电极表面，然后进行低温反应使得探针固定于传感电极表面，而后取出用去离子水冲洗除去未完全结合的探针，低温保存随取随用。
[0007]作为优选，步骤（1）中前驱液的硝酸锌浓度为10
‑
50mM，导电基底为导电玻璃、金片、铜片中的任意一种，基底上前驱体溶液用量为5
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100μL，旋涂转速为500r/min，时间为60s；前驱体修饰的基底煅烧温度为300
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500℃，煅烧时间为10
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360min。
[0008]作为优选，步骤（1）中反应母液的硝酸锌浓度为1
‑
30mM，络合剂为柠檬酸钠、乌洛托品、甲醇中的任意一种，浓度为1
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50mM；ZnO纳米花阵列生长时间为3
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12h，反应温度为60
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100℃；反应后所得ZnO修饰的导电基底在室温下干燥时间不少于12h。
[0009]作为优选，步骤（2）中普鲁士蓝反应溶液A的过渡金属盐为FeCl3、CuCl2、NiCl2中的任意一种，浓度为0.5
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20mM；表面活性剂为柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种，浓度为1
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30mM；B溶液中过渡金属氰化钾溶液为亚铁氰化钾、钴氰化钾中的任意一种，浓度为0.5
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25mM，反应溶液A与B的体积比为1:1。
[0010]作为优选，步骤（2）中ZnO基底与B溶液的预反应时间为2h；PB在ZnO表面的合成时间为12
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36h，合成温度为4
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60℃。去除模板的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种，浓度为10
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200mM，在酸溶液中的反应时间为2
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6h；干燥温度为80℃，时间为8h。
[0011]作为优选，步骤（3）中DNA探针溶液浓度为1
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20μM，滴涂于修饰电极表面的用量为20
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80μL，低温反应时间为12
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24h，温度为4℃；低温保存的温度也为4℃。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：1. 本专利技术基于电化学生物传感技术，基于高比表面积和电催化活性的普鲁士蓝纳米花制备了高性能的生物传感器，表现出优异的电化学生物传感性能。
[0013]2. 基于高性能的肌钙蛋白生物传感器能够在4分钟内快速实现肌钙蛋白I的精准快速检测，极大提升了心肌梗死疾病的诊断精准度和救助效率。
[0014]3. 该生物传感器在成分复杂的真实血清样本中仍能够对肌钙蛋白I具有优异的选择性，抗干扰能力强。
附图说明
[0015]图1为ZnO纳米花阵列和普鲁士蓝纳米花阵列的电镜图。
[0016]图2为基于普鲁士蓝纳米花阵列的生物传感器对肌钙蛋白I的信号响应。
具体实施方式
[0017]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0018]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
[0019]实施例1如图1和图2，本实施例提供一种肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法，包
括如下步骤。
[0020]（1）氧化锌纳米花阵列模板制备：配制10mM的硝酸锌溶液，溶剂为乙醇，作为前驱液；然后将导电玻璃置于旋涂仪上，取100μL前驱液滴在导电玻璃表面，以500r/min的转速进行旋涂。旋涂60s后，将导电玻璃置于马弗炉中300℃下煅烧360min，而后获得ZnO晶种修饰的导电玻璃。此后配制含1mM硝酸锌与1mM柠檬酸钠的反应母液（体积不做限制，能完全浸没即可），将晶种修饰的基底置于反应母本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）氧化锌纳米花阵列模板制备将硝酸锌加入乙醇中制得前驱液，然后将前驱液滴加在置于旋涂仪上的导电基底表面进行旋涂；将旋涂完成后的导电基底煅烧，获得ZnO晶种修饰的导电基底；配制含硝酸锌与络合剂的反应母液，将ZnO晶种修饰的导电基底置于反应母液中进行反应，反应结束后用去离子水冲洗，室温干燥，得到ZnO纳米花模板；（2）普鲁士蓝空心纳米花阵列的制备将ZnO纳米花模板浸泡在过渡金属氰化钾溶液中；然后加入过渡金属盐溶液与表面活性剂的混合液A，搅拌均匀进行合成反应，然后取出反应后的ZnO纳米花模板并冲洗，冲洗后于酸性溶液中浸没反应，浸没反应完成后冲洗、干燥，得到基于普鲁士蓝空心纳米花阵列的修饰电极；（3）肌钙蛋白生物传感电极的制备配制肌钙蛋白特异性DNA探针溶液，滴涂于修饰电极表面，然后低温反应使得探针固定于传感电极表面，低温反应结束后用去离子水冲洗，低温保存。2.根据权利要求1所述肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤（1）前驱液中硝酸锌浓度为10
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50mM，导电基底为导电玻璃、金片、铜片中的任意一种，前驱液滴加量为5
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100μL，旋涂转速为500r/min，旋涂时间为60s；煅烧温度为300
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500℃，煅烧时间为10
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360min。3.根据权利要求1所述肌钙蛋白快速检测的生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤（1）反应母液中硝酸锌浓度为1
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30mM，络合剂为柠檬酸钠、乌洛托品、甲醇中的任意一种，络合剂浓度为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，金万勤，储震宇，庞军，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：