本发明专利技术提出了一种AChE/Ag-N/F/TiO2NTs光电化学生物传感器，包括Ag-N/F/TiO2NTs和乙酰胆碱酯酶；所述Ag-N/F/TiO2NTs包括氮氟掺杂的二氧化钛纳米管阵列、以及修饰在所述二氧化钛纳米管阵列上的银纳米粒子；所述乙酰胆碱酯酶以壳聚糖为交联剂修饰在所述Ag-N/F/TiO2NTs上。本发明专利技术还提出AChE/Ag-N/F/TiO2NTs光电化学生物传感器的制备方法及其应用。本发明专利技术基于可见光激发可用于检测(R)-Sal和(R)-NMSal对AChE活性的抑制，为AChE在神经退行性疾病的致病机理、药物筛选以及酶生物传感技术等方面提供重要依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学分析
，涉及一种光电化学生物传感器的制备方法及其应用，特别涉及一种利用半导体复合纳米材料构建光电化学生物传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)是一种在胆碱能系统内神经信号传导过程中起着关键作用的丝氨酸水解酶，它能够将胆碱能神经递质乙酰胆碱(Acetylcholine, ACh)催化水解为胆碱(Choline, Ch)和乙酸,使ACh失活,从而中止神经冲动，保证胆碱能系统的止常功能。若AChE的活性受到抑制，会发生ACh过剩而集聚的现象，从而导致胆碱能神经的过度兴奋，引发多巴胺能和胆碱能系统平衡的破坏，进而引发中枢神经系统损伤疾病。因此，探讨乙酰胆碱酯酶的活性变化有助于进一步探究神经退行性疾病如帕金森症的致病机理。目前，对帕金森氏病的发病机理的假说包括遗传学说、环境学说等。1983年Langston等发现1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶(MPTP)能引发帕金森氏病综合征，自此人们开始广泛关注神经毒素对帕金森氏病神经元的损伤机制。近年来，存在于生物体内的一类与MPTP结构十分类似的生物碱，内源性神经毒素(R)-salsolinol [ (R)-Sal]和N-methyl-(R) -salsolinol [ (R) -NMSal]受到了 人们的高度关注。有研究显示，在帕金森氏病患者的尿样及脑脊液中(R)-Sal和(R)-NMSal的含量明显高于止常人；另外，向大鼠脑纹状体内注射(R)-Sal和(R)-NMSal会引发大鼠脑神经细胞、黑质区多巴胺能神经元的选择性死亡，并产生与帕金森氏病相似的行为、生化、组织病理方面的异常。随着对帕金森氏病病理学研究的日益深入，越来越多证据表明内源性神经毒素是引发帕金森氏病的关键因素之一。本课题组之前的研究发现，内源性神经毒素不仅仅对多巴胺能神经元造成了损伤，对胆碱能系统也造成了一定的影响。因此，研究(R)-Sal和(R) -NMSal对AChE活性的影响，对深入研究内源性神经毒素对帕金森氏病的致病机理具有重要意义。目前，乙酰胆碱酯酶活性检测最常用的方法主要包括:测压法、分光光度法、荧光法以及电化学分析法。这些方法都是基于乙酰胆碱酯酶能够水解不同的底物转化为一个可测信号的过程上面，产生的信号包括气压、吸光度、荧光、PH值以及电位或者电流等。这些方法虽然在乙酰胆碱酯酶的活性检测中发挥了巨大的作用，但是存在着灵敏度低、检测范窄等问题，随着生物技术和生命科学的发展，传统方法在一定程度上已经不能满足现代检测的需要。
技术实现思路
本专利技术为了满足生物技术和生命科学的发展，克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种利用半导体复合纳米材料建立基于可见光激发的光电化学生物传感器，即，本专利技术提出了一种AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器及其制备方法，以及应用于乙酰胆碱酯酶活性检测的研究。本专利技术提出了一种AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器，所述光电化学生物传感器是一种基于可见光激发的光电化学生物传感器，其包括Ag_N/F/Ti02NTs和乙酰胆碱酯酶(AChE)，其中，所述Ag_N/F/Ti02NTs包括氮氟掺杂的二氧化钛纳米管阵列、以及修饰在所述二氧化钛纳米管阵列上的银纳米粒子(AgNPs);所述乙酰胆碱酯酶以壳聚糖为交联剂修饰在所述Ag_N/F/Ti02NTs上。本专利技术AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器能够在可见光激发下产生光电流，以硫代乙酰胆碱(ATCh)作为底物，经AChE催化水解所得的硫代胆碱能够捕获光生空穴抑制光生空穴与光生电子的复合，从而提高了光电流。当修饰的AChE的含量恒定的时候，光电流的增加值与ATCh的含量成止比；当底物浓度恒定的时候，光电流的增加值与AChE活性的大小成止比。本专利技术传感器利用这一特性可对AChE酶活性损伤进行研究。本专利技术传感器与ATCh在5X 10_8 I X 10_4mol/L范围内呈良好线性，R2为99.42%,检测限为2X 10_8mol/L。本专利技术传感器米氏常数Km = 5.861 μ Μ，比已报道文献小，表明本专利技术AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器对AChE有良好的生物兼容性。本专利技术还提出了一种AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器的制备方法，通过电化学阳极氧化法在金属钛片上制备得到高序排列的氮氟同时掺杂的二氧化钛纳米管阵列(N/F/Ti02NTs);通过微波辅助加热多元醇的方法制备银纳米粒子(AgNPs)并将其修饰到前述的二氧化钛纳米管阵列(N/F/Ti02NTs)上，形成Ag-N/F/Ti02NTs ;然后，以该Ag-N/F/Ti02NTs作为电极基质材料，以壳聚糖为交联剂，将乙酰胆碱酯酶(AChE)修饰在Ag-N/F/TiO2NTs上，从而制备得到所述AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器。本专利技术制备方法包括如下步骤:(一)用电化学阳极氧化法制备N/F/Ti02NTs电极:钛片经打磨光洁，依次用丙酮、乙二醇、去离子水超声清洗，以氢氟酸和硝酸的混合液浸润后用丙酮和去离子水冲洗，氮气分下干燥，然后，以石墨电极为阴极，外加电压20V,以含有0.1M NH4F的0.1M(NH4)2SO4溶液为电解质，在电化学反应器中反应，经煅烧，制得高序排列的氮氟同时掺杂的N/F/Ti02NTs电极；( 二 )用微波辅助加热法制备Ag-N/F/Ti02NTs电极:将N/F/Ti02NTs电极浸入含有AgNO3和KOH的乙二醇溶液中，微波加热，冷却后取出电极，用丙酮冲洗，室温晾干，Ag纳米粒子被修饰在N/F/Ti02NTs修饰电极表面，制得Ag-N/F/Ti02NTs 电极；(三)用交联法构建AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器:将含有AChE和壳聚糖的酶溶液滴涂在Ag-N/F/Ti02NTs修饰电极，晾干得到所述AChE/Ag_N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器。本专利技术制备方法中，同时应用氮氟掺杂和贵金属沉积的方法对TiO2进行改性修饰，氮氟掺杂有利于减小TiO2禁带宽度，能够在可见光激发下产生光电流；微波辅助加热方法制备并将Ag纳米粒子修饰在电极表面，促进了光生电荷与空穴的分离，提高了光电流。本专利技术制备方法中，采用阳极氧化技术制备高序排列的二氧化钛纳米管阵列(TiO2NTs)同时一步掺杂氮氟元素，掺杂氮氟元素的Ti02NTs(N/F/Ti02NTs)禁带宽度减小，对410nm(可见光区)以下光有光电活性。通过微波辐照加热多元醇法在碱性条件下还原制备得到粒径均匀的银纳米粒了(AgNPs)，且在微波的扰动作用下沉积在TiO2NTs空穴和表面。然后通过交联法来固定乙酰胆碱酯酶，制备成AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器。本专利技术中，AgNPs的修饰提高了电极材料的光电转换效率，表现为修饰AgNP后同等测定条件下，光电流的增加了一倍，有利于提高传感器对ATCh检测的灵敏度。本专利技术还提出一种用AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器检测硫代乙酰胆碱的方法，即，在光电化学电池中，以所述AC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种AChE/Ag?N/F/TiO2NTs光电化学生物传感器，其特征在于，所述光电化学生物传感器是基于可见光激发产生光电流，其包括Ag?N/F/TiO2NTs和乙酰胆碱酯酶，其中，所述Ag?N/F/TiO2NTs包括氮氟掺杂的二氧化钛纳米管阵列、以及修饰在所述二氧化钛纳米管阵列上的银纳米粒子；所述乙酰胆碱酯酶交联修饰在所述Ag?N/F/TiO2NTs上。
【技术特征摘要】
1.一种AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器，其特征在于，所述光电化学生物传感器是基于可见光激发产生光电流，其包括Ag_N/F/Ti02NTs和乙酰胆碱酯酶，其中，所述Ag-N/F/Ti02NTs包括氮氟掺杂的二氧化钛纳米管阵列、以及修饰在所述二氧化钛纳米管阵列上的银纳米粒子；所述乙酰胆碱酯酶交联修饰在所述Ag_N/F/Ti02NTs上。2.如权利要求1所述的AChE/Ag_N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器，其特征在于，所述乙酰胆碱酯酶以壳聚糖为交联剂修饰在所述Ag_N/F/Ti02NTs上。3.一种AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，通过电化学阳极氧化法在金属钛片上制备得到氮氟掺杂的二氧化钛纳米管阵列；通过微波辅助加热多元醇还原法制备银纳米粒子并将其修饰在所述二氧化钛纳米管阵列上，得到Ag-N/F/TiO2NTs ；以壳聚糖为交联剂，将乙酰胆碱酯酶修饰在所述Ag_N/F/Ti02NTs上，制备得到如权利要求1所述的AChE/Ag-N/F/Ti02NTs光电化学生物传感器。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (一)用电化学阳极氧化法制备N/F/Ti02NTs电极: 钛片经打磨光洁，依次用丙酮、乙二醇、去离子水超声清洗，以氢氟酸和硝酸的混合液浸润后用丙酮和去离子水冲洗，氮气分下干燥，然后，以石墨电极为阴极，外加电压，以含有NH4F的(NH4)2...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文，黄齐林，唐琳琳，陈华，陆丹琴，毕文姬，许丽莉，符莹，林滨，陆彬彬，王亚，徐志爱，金利通，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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