一种检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及生物分析化学、纳米材料、免疫分析和光电化学生物传感技术领域，提供了一种检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的制备方法及应用。采用水热法合成了微球状 Ag/AgBr/BiOBr，Ag

背景技术

前列腺癌是105个国家中最常见的癌症。它也是世界上第二大最常见的男性癌症，也是不同国家男性死亡的常见原因，因此，其早期发现是挽救患者生命的关键。前列腺特异性抗原(PSA)是精液中的一种糖蛋白，可转移到血液中，被认为是早期诊断和预防前列腺癌的主要肿瘤标志物。正常人血清中PSA浓度应低于4 ng/mL，PSA浓度越高，患癌症的风险越大。因此，建立一种快速、灵敏检测PSA的分析技术是非常关键的。

截至目前为止，已有多种不同的检测方法可用于PSA检测，如荧光免疫传感器、分子印迹技术、电化学发光(ECL)免疫传感器、电化学免疫传感器、光电化学(PEC)传感器等。PEC免疫传感器是一种新型的检测方法，可用于检测肿瘤标志物、微生物、毒素等。PEC免疫传感器以其灵敏度高、成本低、选择性好等特性也引起了生物分析领域的广泛关注。

对于光电化学免疫传感器，灵敏度是评价其性能的重要指标。提高灵敏度的方法多种多样，其中增加初始信号是最有效的方法之一。单一光敏材料的光电流转换效率较低，利用具有优良光电性能的半导体纳米复合材料来改善光电信号具有十分重要的意义。BiOBr因其稳定性和良好的光吸收能力而得到广泛的应用。但BiOBr光电活性受限于电子空穴对分离能力差、表面吸附能力弱。因此，有必要进一步优化BiOBr的光电活性，将BiOBr与其他材料耦合成p-n异质结是提高BiOBr光电活性的有效方法。在本专利中，通过原位离子交换法合成Ag/AgBr/BiOBr，其具有更大的比表面积，可以与更多粒子结合，从而有利于电荷的分离和转移。

本发明利用光电化学分析法，以Ag

发明内容

本发明提供了一种检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的制备方法及应用，实现了前列腺特异性抗原的超灵敏检测。本发明的目的之一是提供一种检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的制备方法。本发明的目的之二是制备的光电化学免疫传感器实现对前列腺特异性抗原的超灵敏检测。

本发明的技术方案，包括以下步骤：

（1）制备中空微球状BiOBr；

（2）制备微球状 Ag/AgBr/BiOBr；

（3）制备检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的工作曲线。

其中步骤（1）制备中空微球状 BiOBr包括：

0.5 ~ 1.5 mmol Bi(NO

其中步骤（2）制备微球状 Ag/AgBr/BiOBr包括：

将上述制备好的0.5 ~ 1.5 mmol BiOBr分散于含有0.05 ~ 0.15mmol AgNO

其中步骤（3）制备无标型检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的工作曲线包括：

①将2.5 cm×0.8 cm的ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；

②将8 ~ 12 μL、4 ~ 8 mg/mL Ag/AgBr/BiOBr悬浮液滴在ITO电极上，室温下自然晾干，400 ℃煅烧60 min；

③在电极表面继续滴加3 ~ 5 μL、0.03 ~ 0.09 mol/L硫化钠溶液，反应20 ~ 40分钟后用超纯水冲洗，自然晾干；

④继续滴加3 ~ 5 μL、0.1 mol/L TGA溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面；

⑤在修饰电极表面继续滴加3 ~ 5 μL的l-乙基-3- (3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 / N-羟基琥珀酰亚胺，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；

⑥滴加3 ~ 5 μL、10 μg/mL的前列腺特异性抗体溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑦继续滴加3 ~ 5 μL、质量分数为1 %的BSA溶液，以封闭电极表面上非特异性活性位点，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑧继续滴加3 ~ 5 μL、0.001 ~ 50 ng/mL的PSA，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种基于Ag/AgBr/BiOBr/Ag

所述的1-乙基- 3 -（3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 / N -羟基琥珀酰亚胺含1×10

本发明所用的原材料均可在化学试剂公司或生物制药公司购买。

本发明的有益成果

（1）本发明通过基于Ag/AgBr/BiOBr/Ag

（2）该免疫传感器对PSA检测灵敏度高，线性范围从0.001 ng/mL到50 ng/mL，检测限低，为0.25 pg·mL

（3）本发明为PSA的早期检测提供了一种新颖可行的检测方法，操作简单，检测快捷，可用于实际样品的检测。

具体实施方式

现将本发明通过具体实施方式进一步说明，但不限于此

实施例1制备中空微球状BiOBr，步骤如下：

0.5 mmol Bi(NO

实施例2制备中空微球状BiOBr，步骤如下：

1.0 mmol Bi(NO

实施例3制备中空微球状BiOBr，步骤如下：

1.5 mmol Bi(NO

实施例4制备微球状Ag/AgBr/BiOBr，步骤如下：

将上述制备好的0.5 mmol BiOBr分散于含有0.05 mmol AgNO

实施例5制备微球状Ag/AgBr/BiOBr，步骤如下：

将上述制备好的1.0 mmol BiOBr分散于含有0.10 mmol AgNO

实施例6制备微球状Ag/AgBr/BiOBr，步骤如下：

将上述制备好的1.5 mmol BiOBr分散于含有0.15mmol AgNO

实施例7制备无标型检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的工作曲线，步骤如下：

①将2.5 cm ×0.8 cm的ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；

②将8 μL、4 mg/mL Ag/AgBr/BiOBr悬浮液滴在ITO电极上，室温下自然晾干，400℃煅烧60 min；

③在电极表面继续滴加3 μL、0.03 mol/L硫化钠溶液，反应20 ~ 40 分钟后用超纯水冲洗，自然晾干；

④继续滴加3 μL、0.1 mol/L TGA溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面；

⑤在修饰电极表面继续滴加3 μL的l-乙基-3- (3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 /N-羟基琥珀酰亚胺，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；

⑥滴加3 μL、10 μg/mL的前列腺特异性抗体溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑦继续滴加3 μL、质量分数为1 %的BSA溶液，以封闭电极表面上非特异性活性位点，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑧继续滴加3 μL、0.001 ~ 50 ng/mL的PSA，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种基于Ag/AgBr/BiOBr/Ag

所述的1-乙基- 3 -（3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 / N -羟基琥珀酰亚胺含1×10

实施例8制备无标型检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的工作曲线，步骤如下：

①将2.5 cm ×0.8 cm的ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；

②将10 μL、6 mg/mL Ag/AgBr/BiOBr悬浮液滴在ITO电极上，室温下自然晾干，400℃煅烧60 min；

③在电极表面继续滴加4 μL、0.06 mol/L硫化钠溶液，反应20 ~ 40 分钟后用超纯水冲洗，自然晾干；

④继续滴加4 μL、0.1 mol/L TGA溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面；

⑤在修饰电极表面继续滴加4 μL的l-乙基-3- (3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 /N-羟基琥珀酰亚胺，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；

⑥滴加4 μL、10 μg/mL的前列腺特异性抗体溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑦继续滴加4 μL、质量分数为1 %的BSA溶液，以封闭电极表面上非特异性活性位点，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑧继续滴加4 μL、0.001 ~ 50 ng/mL的PSA，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种基于Ag/AgBr/BiOBr/Ag

所述的1-乙基- 3 -（3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 / N -羟基琥珀酰亚胺含1×10

实施例9制备无标型检测前列腺特异性抗原的光电化学生物传感器的工作曲线，步骤如下：

①将2.5 cm ×0.8 cm的ITO导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；

②将12 μL、8 mg/mL Ag/AgBr/BiOBr悬浮液滴在ITO电极上，室温下自然晾干，400℃煅烧60 min；

③在电极表面继续滴加5 μL、0.09 mol/L硫化钠溶液，反应20 ~ 40 分钟后用超纯水冲洗，自然晾干；

④继续滴加5 μL、0.1 mol/L TGA溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面；

⑤在修饰电极表面继续滴加3 μL的l-乙基-3- (3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 /N-羟基琥珀酰亚胺，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗，自然晾干；

⑥滴加5 μL、10 μg/mL的前列腺特异性抗体溶液，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑦继续滴加5 μL、质量分数为1 %的BSA溶液，以封闭电极表面上非特异性活性位点，反应20 ~ 40 min后用超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；

⑧继续滴加5 μL、0.001 ~ 50 ng/mL的PSA，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干，制得一种基于Ag/AgBr/BiOBr/Ag

所述的1-乙基- 3 -（3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺 / N -羟基琥珀酰亚胺含1×10

实施例10如权利要求l所述的一种检测前列腺特异性抗原的的无标型光电化学生物传感器的制备方法及应用，其特征在于，用于前列腺特异性抗原的检测，检测步骤如下：

①使用电化学工作站的三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，所制备的前列腺特异性抗原光电化学生物传感器为工作电极，在 PBS 缓冲溶液中进行测试；

②采用时间-电流法对不同浓度的标品前列腺特异性抗原进行检测，设置电压为0V，运行时间为50 s，激发光源的为LED，记录电流的变化，绘制工作曲线；

③将待测样品稀释之后代替②中标准品进行检测，根据光电流响应强度和工作曲线，得到待测样品中前列腺特异性抗原的含量；

所述的 PBS 缓冲溶液为 10 mL ~ 15 mL、pH 为 5.0 ~ 8.5 的含 0.1 mol/L 抗坏血酸的磷酸盐缓冲溶液。