【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学传感器，具体涉及一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，电化学传感器已然成为定量分析体液中的生化分析物的有力工具，为基础研究和医疗应用提供了动态生理过程的数字依据，也为进一步构建便携式、可穿戴和可植入式设备提供了有力的理论基础，使分散的poc检测成为可能，其内在的高灵敏、低成本等优势为临床疾病快速诊断、监测、治疗及预后的实际应用奠定了潜在的基础。然而，目前已成功运用于检验实验室的电化学传感器还并未得到充分的发展，这与以下两方面密切相关。一是大部分生物化学标志物为蛋白质、核酸或小分子，当与传感器界面相互作用时，导电性欠佳的各种分子阻碍了电子传递，成为了削弱最终信号输出的主要障碍，二是当电化学传感器运用于复杂生物流体中的分子检测时，其中蕴含的多种“污染物”会不可避免的快速、不可逆的吸附到传感器表面，此种非特异性吸附轻者占据信号分子识别位点，使特异性大大减弱；同时，表面电子传递效率也会大受影响，降低传感器的灵敏度。重则在体内植入式传感器表面形成团块，对病人生命安全造成威胁并使传感器失效，提升了医疗成本。目前尽可能解决这一问题的关键技术主要是依靠对生物样本的前处理或者增加操作步骤以尽可能的减少非特异性吸附，导致操作步骤繁琐，反应时间延长。因此，亟需开发一种既能保证传感器界面高效导电，又能抑制复杂生物分子黏附的电化学传感器，对于能够真正迈入临床实际检测应用至关重要。
2、然而目前的生物传感器仅仅只立足于其中的一个问题，而没有将以上两个问题共同纳入传感器的总体设计中
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器及其制备方法和应用，达到具备高效电子信号转移能力与抵抗复杂生物样本能力，且快速简便直接对生物样本高灵敏检测的目的。
2、本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
3、本专利技术目的在于提供一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器，包括抗污底层、信号标签和信号识别，抗污底层包括海藻酸钠凝胶、聚乙二醇和石墨烯。
4、进一步的，信号标签采用普鲁士蓝类似物和金纳米，信号识别包括磁珠、心肌肌钙蛋白i和信号标签构建的三明治夹心复合物。
5、一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)抗污底层制备：在海藻酸钠溶液中，加入氨基聚乙二醇和石墨烯溶液，搅拌均匀形成spg混合溶液；将spg混合溶液滴加在磁性玻碳电极表面，然后将磁性玻碳电极浸泡于氯化钙溶液中固化，最终形成离子响应防污涂层spg；
7、(2)信号标签制备：分别合成钴铁普鲁士蓝类似物和金纳米溶液，将合成的钴铁普鲁士蓝类似物超声分散于dd h2o中后，加入到金纳米溶液混合搅拌合成得到cofepba@aunps；
8、(3)三明治反应构建：将磁珠-ab1、cofepba@aunps-ab2信号探针与心肌肌钙蛋白i孵育，一步法形成双抗体夹心复合物；
9、(4)电化学传感器的制备：将(3)制备的双抗体夹心复合物固定在(1)制备的磁性玻碳电极表面。
10、进一步的，(1)中，在使用磁性玻碳电极前，用氧化铝粉抛光，抛光后的磁性玻碳电极在硝酸和丙酮中连续超声，然后用去离子水冲洗，再用氮气吹干备用。
11、进一步的，(1)中，取海藻酸钠粉末溶解于2ml去离子水中，制备3％的海藻酸钠溶液，加入0.04g氨基聚乙二醇和200μl浓度为2mg/ml的石墨烯溶液，搅拌均匀形成spg混合溶液。
12、进一步的，(2)中合成钴铁普鲁士蓝类似物的方法为将co(no3)2·h2o和c6h5na3o7·2h2o溶于超纯水中，得到溶液a；将铁氰化钾溶于超纯水中，得到溶液b；将溶液a和溶液b混合反应得到浑浊的棕色液体，室温陈化；离心收集深紫色沉淀，然后分别用ddh2o和无水乙醇洗，孵箱干燥过夜。
13、进一步的，(2)中合成金纳米的方法为将haucl4倒入dd h2o中，在磁搅拌下加热至沸腾；向沸腾的haucl4溶液中加入柠檬酸钠溶液，并搅拌，直到溶液变成明亮的紫色。
14、进一步的，(3)三明治反应构建中，取10μl磁珠-ab1、10μl cofepba@aunps-ab2信号探针与心肌肌钙蛋白i悬浮液或血清在37℃下孵育40min，一步法直接形成双抗体夹心复合物。
15、一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器或一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法在生物流体检测中的应用。
16、进一步的，检测采用差分脉冲伏安法，工作液为含有10μl h2o2、0.01m,ph 7.4的pbs中进行；电势范围为-0.1～0.2v，脉冲幅度为0.3v，脉冲宽度为0.05s，样品宽度为0.0167s。
17、本专利技术选择具有离子响应功能的天然多糖海藻酸钠(sa)作为抗污涂层基底，添加高分子聚合物聚乙二醇(peg)以及二维碳材料石墨烯(graphene)赋予涂层优秀的抗污性能和导电能力，构建了一种兼备高效导电及抗污性能的电极传感界面。上层材料选择了具有过氧化物酶活性的普鲁士蓝类似物金纳米酶(cofepba@aunps)，作为信号探针。以心肌肌钙蛋白i(ctni)作为模式靶标蛋白，当样本中存在响应的靶标时，将事先偶联好抗体的磁珠加入样本中，以大量的捕获和富集目标蛋白，得到抗体-抗原的复合物被保留下来，然后加入cofepba@aunps偶联后的抗体，形成简单的三明治夹心复合物。接着将具有磁性的磁玻碳电极直接插入样本中吸附形成的抗原-抗体复合物，稳定一分钟后，即可直接进行电化学检测。由于抗污界面的保护，使得其可以减少非特异性吸附的同时加快界面的电子转移速率，提高了检测的灵敏度。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：
19、1.本专利技术电化学传感器抗污涂层界面优异的抗吸附性，能有效减少复杂样品中非特异性物质的结合；高效导电材料的结合加快电极表面电子转移速率，有利于提升传感器的灵敏度。
20、2.本专利技术无需对样本进行预处理，直接通过磁玻碳电极的磁吸作用一步法实现高效快速检测，减少反应步骤，缩短反应时间。
21、3.本专利技术构建的一种通用型防污电化学涂层，可运用于不同的应用场景，在复杂生物流体的可靠和长期传感方面提供了新的解决方法。
22、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述内容和其目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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1.一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器，其特征在于，包括抗污底层、信号标签和信号识别，抗污底层包括海藻酸钠凝胶、聚乙二醇和石墨烯。
2.如权利要求1所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器，其特征在于：信号标签采用普鲁士蓝类似物和金纳米，信号识别包括磁珠、心肌肌钙蛋白I和信号标签构建的三明治夹心复合物。
3.如权利要求1或2所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.如权利要求3所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：(1)中，在使用磁性玻碳电极前，用氧化铝粉抛光，抛光后的磁性玻碳电极在硝酸和丙酮中连续超声，然后用去离子水冲洗，再用氮气吹干备用。
5.如权利要求4所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：(1)中，取海藻酸钠粉末溶解于2mL去离子水中，制备3％的海藻酸钠溶液，加入0.04g氨基聚乙二醇和200μL浓度为2mg/mL的石墨烯溶液，搅拌均匀形成SP G混合溶液。
6.如权利要求3所述一种兼备高效导电和抗
7.如权利要求6所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：(2)中合成金纳米的方法为将HAuCl4倒入dd H2O中，在磁搅拌下加热至沸腾；向沸腾的HAuCl4溶液中加入柠檬酸钠溶液，并搅拌，直到溶液变成明亮的紫色。
8.如权利要求3所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：(3)三明治反应构建中，取10μL磁珠-Ab1、10μL CoFePBA@AuNPs-Ab2信号探针与心肌肌钙蛋白I悬浮液或血清在37℃下孵育40min，一步法直接形成双抗体夹心复合物。
9.如权利要求1或2所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器或权利要求3-8任一项所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法在生物流体检测中的应用。
10.如权利要求9所述应用，其特征在于：检测采用差分脉冲伏安法，工作液为含有10μLH2O2、0.01M,pH 7.4的PBS中进行；电势范围为-0.1～0.2V，脉冲幅度为0.3V，脉冲宽度为0.05s，样品宽度为0.0167s。
...【技术特征摘要】
1.一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器，其特征在于，包括抗污底层、信号标签和信号识别，抗污底层包括海藻酸钠凝胶、聚乙二醇和石墨烯。
2.如权利要求1所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器，其特征在于：信号标签采用普鲁士蓝类似物和金纳米，信号识别包括磁珠、心肌肌钙蛋白i和信号标签构建的三明治夹心复合物。
3.如权利要求1或2所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.如权利要求3所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：(1)中，在使用磁性玻碳电极前，用氧化铝粉抛光，抛光后的磁性玻碳电极在硝酸和丙酮中连续超声，然后用去离子水冲洗，再用氮气吹干备用。
5.如权利要求4所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：(1)中，取海藻酸钠粉末溶解于2ml去离子水中，制备3％的海藻酸钠溶液，加入0.04g氨基聚乙二醇和200μl浓度为2mg/ml的石墨烯溶液，搅拌均匀形成sp g混合溶液。
6.如权利要求3所述一种兼备高效导电和抗污性能的电化学传感器的制备方法，其特征在于：(2)中合成钴铁普鲁士蓝类似物的方法为将co(no3)2·h2o和c6h5na3o7·2h2o溶于超纯水...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁世家，李孟韩，胡芮维，高科，吴海平，张露，
申请(专利权)人：重庆医科大学国际体外诊断研究院，
类型：发明
国别省市：
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