【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器及其制备方法，属于生物检测传感器。
技术介绍
1、生物传感器是一种利用生物元件与传感器技术相结合的装置，用于检测和测量生物学分子或生物过程。它们在医学诊断、环境监测、食品安全、药物研发等领域具有广泛的应用。生物传感器通常基于酶、抗体或连接等生物分子的识别和反应原理。基于技术挑战和需求，生物传感器研究致力于开发新的材料、生物元件、信号转换技术和数据处理方法，以提高传感器的性能、可靠性和应用范围。这些创新将推动传感器生物上述领域的发展，为医学、环境、食品和药物等领域提供更准确、灵敏和实用的检测和监测工具。
2、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine，5-ht)又名血清素被发现是一种重要的神经递质，在生理和心理调节过程中起着重要作用。多种疾病可能是由血清素浓度异常引起的。当5-ht浓度过低时，观察到睡眠障碍、抑郁症、血液凝固、帕金森病等疾病。当血清素浓度过高时，可能会引起血清素综合征。因此，开发一种快速、实时、高精度且具有成本效益的生物传感器被认为至关重要。
3、迄今为止，已经采用了多种检测方法来检测5-ht。这些方法包括液相色谱法、酶免疫法、化学发光法、放射免疫法和质谱法。血清素的浓度可以使用这些常规方法测量。然而，这些方法大多耗时，需要昂贵的材料，并且通常需要预处理步骤，因此不适合实时检测。且由于存在其他神经递质和其他化学结构与血清素相似的生物分子，检测5-ht的简单方法的设计仍然充满重大挑战。
技术实现
1、本专利技术为了解决当前生物传感器灵敏度低、响应比较慢的问题，提出了一种能够直接检测五羟色胺的基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器及其制备方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器，包括反应层、传感层和电极层，所述反应层设置在中间空心的第一柔性基底上，反应层位于第一柔性基底的空心部分修饰有dsp与nalc层，所述dsp与nalc层用于与滴加的5-ht溶液结合产生表面应力，实现对5-ht的检测，所述传感层位于反应层的另一面，所述传感层的另一面上粘贴有中间空心的第二柔性基底，所述第二柔性基底的外表面覆盖一层导电银胶，第二柔性基底的空心部分填充有电极层；
3、所述反应层为金纳米层，金纳米层和dsp与nalc层通过稳固的au-s键结合；
4、所述传感层为包覆磁性颗粒的pdms薄膜，反应层产生的表面应力使pdms薄膜发生了形变，使得电极层内的导电材料之间产生形变，实现导电材料的电阻值的改变。
5、所述第一柔性基底和第二柔性基底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制备。
6、所述磁性颗粒为四氧化三铁。
7、所述导电材料采用石墨烯。
8、一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器的制备方法，包括如下步骤：
9、（1）制备掺杂有磁性颗粒的pdms薄膜，并将其转移到空心的第二柔性基底上；
10、（2）在第二柔性基底外表面覆盖导电银胶，将电极石墨烯制备于第二柔性基底的空心处，并将电极两端通过导电银胶连接出来；
11、（3）对第二柔性基底另一侧溅射金纳米层，同时将空心的第一柔性基底贴于金纳米层一面；
12、（4）将金纳米层一侧空心部分滴入dsp与nalc溶液，使金纳米层部分被全部浸入且足够时间反应，利用dsp与nalc中的巯基与溅射金层表面结合，使5-ht能够被传感器特异性识别；
13、（5）除去反应后的多余溶液并将待测浓度的五羟色胺滴入官能化的金纳米层；
14、（6）将所制备的五羟色胺传感器置入均匀磁场中。
15、步骤（1）中制备掺杂有磁性颗粒的pdms薄膜的步骤如下：
16、将聚丙烯酸与去离子水以2：3的体积比混合，将其置于磁力搅拌机中搅拌一段时间；
17、随后使用旋涂机将混合溶液旋涂在玻璃板上形成paa薄膜，然后置于加热台上加热10-15分钟进行固化；
18、以sylgard 184，dow corning作为原料，将预聚物和固化剂置于天平以10：1的重量比混合并均匀搅拌，然后加入磁性颗粒搅拌均匀，使用脱泡机去除混合物中的气泡；
19、静置5-10分钟后，使用旋涂机将掺杂有磁性颗粒的pdms旋涂在paa上形成薄膜，将玻璃板在100-120℃的加热台上加热10-15分钟，使pdms薄膜固化，得到掺杂有磁性颗粒的pdms薄膜。
20、步骤（2）中使用3d喷墨打印机将导电银胶打印于第二柔性基底未修饰的另一面，将导电银胶打印于第二柔性基底上并延伸至空心，将其置于加热台100-120℃加热10-15分钟固化。
21、反应层中金纳米颗粒能够直接使用磁控溅射机溅射得到，也能够通过置换反应得到金纳米。
22、步骤（2）中先将石墨烯充分分散到酒精中，取适量滴入空心第二柔性基底处，待酒精挥发后形成石墨烯电极。
23、本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术通过将官能化的金纳米颗粒与5-ht特异性结合产生的表面应力转化为直接的电信号以达到检测5-ht信号的目的，相较于传统检测五羟色胺的方式，具有检测灵敏度高、响应速度快等优点，并且成本较低、制备简单。dsp和nalc分别与五羟色胺的羧基和羟基特异性结合，产生的表面应力使生物传感器发生机械形变，导致生物传感器电极层上的石墨烯之间的距离发生变化，进而改变生物传感器的电阻，这样就实现了将生物信号转化为力信号和电信号的功能。随后通过将生物传感器置于均匀磁场中，由于pdms薄膜参杂有四氧化三铁颗粒，在磁场的作用下进一步增加了生物传感器的机械形变，使得提高了生物传感器的灵敏度。
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1.一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器，其特征在于：包括反应层、传感层和电极层，所述反应层设置在中间空心的第一柔性基底上，反应层位于第一柔性基底的空心部分修饰有DSP与NALC层，所述DSP与NALC层用于与滴加的5-HT溶液结合产生表面应力，实现对5-HT的检测，所述传感层位于反应层的另一面，所述传感层的另一面上粘贴有中间空心的第二柔性基底，所述第二柔性基底的外表面覆盖一层导电银胶，第二柔性基底的空心部分填充有电极层；
2.根据权利要求1所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器，其特征在于：所述第一柔性基底和第二柔性基底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制备。
3.根据权利要求1所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器，其特征在于：所述磁性颗粒为四氧化三铁。
4.根据权利要求1所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器，其特征在于：所述导电材料采用石墨烯。
5.一种用于如权利要求1-4任一项所述的基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：>
6.根据权利要求5所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1）中制备掺杂有磁性颗粒的PDMS薄膜的步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤（2）中使用3D喷墨打印机将导电银胶打印于第二柔性基底未修饰的另一面，将导电银胶打印于第二柔性基底上并延伸至空心，将其置于加热台100-120℃加热10-15分钟固化。
8.根据权利要求5所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器的制备方法，其特征在于：反应层中金纳米颗粒能够直接使用磁控溅射机溅射得到，也能够通过置换反应得到金纳米。
9.根据权利要求5所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-HT生物传感器的制备方法，其特征在于：步骤（2）中先将石墨烯充分分散到酒精中，取适量滴入空心第二柔性基底处，待酒精挥发后形成石墨烯电极。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器，其特征在于：包括反应层、传感层和电极层，所述反应层设置在中间空心的第一柔性基底上，反应层位于第一柔性基底的空心部分修饰有dsp与nalc层，所述dsp与nalc层用于与滴加的5-ht溶液结合产生表面应力，实现对5-ht的检测，所述传感层位于反应层的另一面，所述传感层的另一面上粘贴有中间空心的第二柔性基底，所述第二柔性基底的外表面覆盖一层导电银胶，第二柔性基底的空心部分填充有电极层；
2.根据权利要求1所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器，其特征在于：所述第一柔性基底和第二柔性基底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制备。
3.根据权利要求1所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器，其特征在于：所述磁性颗粒为四氧化三铁。
4.根据权利要求1所述的一种基于多层薄膜结构的磁增敏型5-ht生物传感器，其特征在于：所述导电材料采用石墨烯。
5.一种用于如权利要求1-4任一项所述的基于多层薄膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵冬，姚鹏龙，桑胜波，白金锁，王浩宇，葛阳，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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