上转换材料结合信号猝灭传感器件的构建

1.本发明涉及前列腺特异性抗原的定量检测领域，更具体的说是上转换材料结合信号猝灭传感器件的构建。


背景技术：

2.现阶段，罹患癌症的概率越来越来多，而现存的放疗、化疗等方式在治疗癌症的同时也会对正常的细胞产生严重的损伤，对人体产生不可逆的伤害。因此，实现癌症的早期发现与治疗对恶性肿瘤的诊断起到了十分重要的意义，建立简单快速、灵敏和选择性好的恶性肿瘤生物标志物检测新方法，对恶性肿瘤的早期发现和治疗效果评价具有十分重要的价值。
3.上转换纳米粒子具有较低的光损伤、稳定的化学成分以及较大的抗stokes位移等特性，这些特性使其成为医学成像、生物传感和光激活治疗等特殊应用的完美候选。基于上转换纳米粒子的光电化学(pec)生物传感器以红外光源替代紫外和可见光光源，间接激发光敏材料，并保持强大的穿透深度和接近零的光漂白，具有成本效益、快速响应、对癌症生物标志物的检测具有很高的敏感性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是使用上转换材料结合信号猝灭传感器件构建一种用于前列腺特异性抗原检测的光电化学传感器。
5.为了解决上述技术问题，本发明是通过以下措施来实现的：上转换材料结合信号猝灭传感器件的构建，其特征包括以下步骤：（1）合成nayf4:yb，er：将1.176 g柠檬酸三钠溶解在5 ml水中，然后在搅拌下加入1 mmol的ln(no3)3（74.4% y
3
，25% yb
3
，0.1% er
3
）和3 g nano3，搅拌20 min；此后，加入naf（0.252 g naf溶于5 ml水中）并充分搅拌；将上述溶液转移到20 ml聚四氟乙烯衬里的高压釜中，并在180 ℃下加热12 h；然后通过离心分离产物，并进一步用水和乙醇清洗；最后，将其在60 ℃的真空烘箱中干燥过夜。
6.（2）合成nayf4:yb，er@bi2moo6@bi：将5.0 mmol bi(no3)3·
5h2o和0.1 g步骤（1）和合成的产物转移到10 ml乙二醇中，然后超声搅拌20 min以形成均匀的溶液；随后，在磁力搅拌下将含有2.5 mmol na2moo
4 2h2o的10 ml乙二醇溶液缓慢滴入上述溶液中并搅拌30 min；然后，在剧烈搅拌下将40 ml无水乙醇缓慢滴入溶液继续搅拌60 min；将所得混合物转移到100 ml的高压釜中，在160 ℃下保持12 h；随后，当高压釜冷却到室温时，用乙醇和去离子水洗涤产物4次，然后在80 ℃下真空干燥10 h。
7.（3）构建ito/nayf4:yb，er@bi2moo6@bi电极：导电玻璃为铟锡氧化物玻璃（ito），将导电玻璃切割为4.0
×
0.5 cm条状，依次用丙酮溶液、二次蒸馏水和无水乙醇超声清洗5 min，然后在氮气下干燥备用；将步骤（2）合成的浓度为2.0 mg/ml的nayf4:yb，er@bi2moo6@bi滴加在ito玻璃上，60 ℃下干燥后，得到ito/nayf4:yb，er@bi2moo6@bi电极。
8.（4）合成au@ceo2：将0.0134 g的na3po4溶解在35 ml超纯水中并搅拌10 min，在搅拌下将5 ml浓度为0.2 mol/l的ce(no3)3·
6h2o滴加到上述溶液中，并将混合溶液转移到高压釜中并在200 ℃下反应20 h；反应完成后，通过离心分离获得沉淀物，并用超纯水和无水乙醇洗涤数次；随后，以5
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c/min的加热速率将样品转移到马弗炉中，并在600
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c下煅烧6 h；将煅烧ceo2溶解在8 ml 1%牛血清蛋白水溶液中，并在室温下搅拌4 h；再次通过离心收集牛血清蛋白涂覆的ceo2，将其悬浮在5 ml au nps溶液中，并搅拌12 h以完全吸收au nps；然后将产物以10000 rpm离心10 min，并用超纯水洗涤几次以除去残余物；最后，沉淀物在60 ℃干燥12 h，得到au@ceo2。
9.（5）合成ab2-au@ceo2：取1 ml浓度为10 μg/ml的二抗，即ab2加入到步骤（4）合成产物中，在4
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c下孵育2 h，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液洗涤3次去除没有复合的ab2，即得到ab2-au@ceo2。
10.（6）光电传感器（pec）的构建：用超纯水冲洗ito/nayf4:yb，er@bi2moo6@bi电极，随后把6 μl浓度为10 μg/ml的一抗即ab1在4
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c下孵育16 h，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次；继续滴涂20
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l 3%的牛血清白蛋白封堵非特异性结合位点，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，将20 μl不同浓度前列腺抗原滴加至电极表面，室温下孵育30 min后，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液洗涤3次；继续滴加20 μl步骤（5）合成的ab2-au@ceo2，室温下孵育4 h，并且将修饰好的电极在含1 mm h2o2的10 mm 4氯-1-萘酚溶液共孵育20 min。
11.（7）光电传感器的电化学检测：在步骤（6）处理好的修饰电极作为工作电极，对电极是铂丝电极，参比电极是ag/agcl电极，偏压数值为0 v，红外激光器（2.0 w， 980 nm）作为光源刺激，电解池为ph 7.4的磷酸盐缓冲液体系（1 mol/l的抗坏血酸），测定电流i-t曲线来进行光电性能的检测。
12.本发明的有益效果：（1）本发明成本低廉、实验操作简单，反应条件容易控制。
13.（2）nayf4:yb，er作为上转换材料的一种，具有优异的透光性、低光损伤性、高光稳定性；同时nayf4:yb，er通过反斯托克斯过程将长波入射光转换成能量较高的短波入射光，即用于将近红外光转换为可见光和紫外光。
14.（3）在nayf4:yb，er@bi2moo6@bi中，等离子体bi作为光集中器和能量输送器，可以有效地提高上转换系统的吸收截面和界面能。
15.（4）该传感体系使用近红外光激发，近红外光具有低的光毒性和腐蚀性，光漂白最小的优点。
16.（5）au@ceo2不仅能与光电层竞争捕获光子能量和电子给体，猝灭光电流信号，还能像过氧化物酶一样催化光电层表面形成模拟酶催化沉淀，进一步的提高检测的灵敏度；此外，au@ceo2的空间位阻效应进一步降低了光电流信号的输出。
具体实施方式
17.为了进一步理解本发明，按照本发明技术方案结合实施例进行实施，给出具体的实施方式：（1）合成nayf4:yb，er：将1.176 g柠檬酸三钠溶解在5 ml水中，然后在搅拌下加入1 mmol的ln(no3)3（74.4% y
3
，25% yb
3
，0.1% er
3
）和3 g nano3，搅拌20 min；此后，加入氟
化钠溶液（0.252 g naf溶于5 ml水中）并充分搅拌；将上述溶液转移到20 ml聚四氟乙烯衬里的高压釜中，并在180 ℃下加热12 h；然后通过离心分离产物，并进一步用水和乙醇清洗；最后，将其在60 ℃的真空烘箱中干燥过夜。
18.（2）合成nayf4:yb，er@bi2moo6@bi：将5.0 mmol bi(no3)3·
5h2o和0.1 g步骤（1）和合成的产物转移到10 ml乙二醇中，然后超声搅拌20 min以形成均匀的溶液；随后，在磁力搅拌下将含有2.5 mmol na2moo
4 2h2o的10 ml乙二醇溶液缓慢滴入上述溶液中并搅拌30 min；然后，在剧烈搅拌下将40 ml无水乙醇缓慢滴入溶液继续搅拌60 min；将所得混合物转移到100 ml的高压釜中，在160 ℃下保持12 h；随后，当高压釜冷却到室温时，用乙醇和去离子水洗涤产物4次，然后在80 ℃下真空干燥10 h。
19.（3）构建ito/nayf4:yb，er@bi2moo6@bi电极：导电玻璃为铟锡氧化物玻璃（ito），将导电玻璃切割为4.0
×
0.5 cm条状，依次用丙酮溶液、二次蒸馏水和无水乙醇超声清洗5 min，然后在氮气下干燥备用；将步骤（2）合成的浓度为2.0 mg/ml的nayf4:yb，er@bi2moo6@bi滴加在ito玻璃上，60 ℃下干燥后，得到ito/nayf4:yb，er@bi2moo6@bi电极。
20.（4）合成au@ceo2：将0.0134 g的na3po4溶解在35 ml超纯水中并搅拌10 min，在搅拌下将5 ml浓度为0.2 mol/l的ce(no3)3·
6h2o滴加到上述溶液中，并将混合溶液转移到高压釜中并在200 ℃下反应20 h；反应完成后，通过离心分离获得沉淀物，并用超纯水和无水乙醇洗涤数次；随后，以5
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c/min的加热速率将样品转移到马弗炉中，并在600
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c下煅烧6 h；将煅烧ceo2溶解在8 ml 1%牛血清蛋白水溶液中，并在室温下搅拌4 h；再次通过离心收集牛血清蛋白涂覆的ceo2，将其悬浮在5 ml au nps溶液中，并搅拌12 h以完全吸收au nps；然后将产物以10000 rpm离心10 min，并用超纯水洗涤几次以除去残余物；最后，沉淀物在60 ℃干燥12 h，得到au@ceo2。
21.（5）合成ab2-au@ceo2：取1 ml浓度为10 μg/ml的二抗，即ab2加入到步骤（4）合成产物中，在4
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c下孵育2 h，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液洗涤3次去除没有复合的ab2，即得到ab2-au@ceo2。
22.（6）光电传感器（pec）的构建：用超纯水冲洗ito/nayf4:yb，er@bi2moo6@bi电极，随后把6 μl浓度为10 μg/ml的一抗即ab1在4
ꢀº
c下孵育16 h，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次；继续滴涂20
ꢀµ
l 3%的牛血清白蛋白封堵非特异性结合位点，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液彻底冲洗3次，将20 μl不同浓度前列腺抗原滴加至电极表面，室温下孵育30 min后，用ph 7.4的磷酸盐缓冲液洗涤3次；继续滴加20 μl步骤（5）合成的ab2-au@ceo2，室温下孵育4 h，并且将修饰好的电极在含1 mm h2o2的10 mm 4氯-1-萘酚溶液共孵育20 min。
23.（7）光电传感器的电化学检测：在步骤（6）处理好的修饰电极作为工作电极，对电极是铂丝电极，参比电极是ag/agcl电极，偏压数值为0 v，红外激光器（2.0 w， 980 nm）作为光源刺激，电解池为ph 7.4的磷酸盐缓冲液体系（1 mol/l的抗坏血酸），测定电流i-t曲线来进行光电性能的检测，得到线性方程为i=-3.28log(c)-15.04，相关系数为0.993，检出限为0.07 pg/ml，实现了高灵敏度的检测前列腺特异性抗原。