一种金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器的制备方法及应用

1.本发明属于新型功能纳米材料、免疫分析和生物传感技术领域，涉及一种金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器的制备方法及应用。


背景技术：

2.乙肝病毒(hbv)是最常见的临床问题之一，能引起慢性肝炎，导致肝脏功能受损，肝硬化和肝癌。乙肝早期治疗可有效预防癌变，然而早期症状不易察觉，因此乙肝早期诊断非常关键。乙肝抗原hbe和乙肝抗原hbs是诊断hbv发生与感染的关键标志物。高灵敏检测低浓度乙肝抗原hbe和乙肝抗原hbs在体内的含量，能够辅助诊断乙肝，还可监测治疗后hbv的复发，用于评估治疗效果。因此，发展高灵敏并且简单的方法检测乙肝抗原hbe或乙肝抗原hbs有重要的实际意义。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器的制备方法及应用，实现了对乙肝抗原的灵敏检测。
4.为实现上述目的之一，本发明公开了一种金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）将直径为4 mm的玻碳电极依次用1.0 μm、0.3 μm、0.05 μm al2o3抛光粉打磨，超纯水清洗干净；（2）将上述玻碳电极在2 ml、1 wt%的haucl4水溶液中以-0.2 v的恒定电位电镀30 s得电沉积金修饰电极，超纯水清洗干净，4 ℃冰箱中晾干；（3）将上述电极浸入5 ~ 15
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g/ml的乙肝抗原捕获抗体的溶液中，4 ℃孵化12 h，4 ℃冰箱中晾干；（4）继续将2 ~ 4
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l、0.5 ~ 1.5 mg/ml的牛血清白蛋白溶液滴加到电极表面，于4 ℃冰箱中孵化2 ~ 6 h，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；（5）继续将上述电极浸入0.01 ~ 100 ng/ml的一系列不同浓度的乙肝抗原的溶液中，37℃孵化1 h，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中干燥；（6）将上述电极浸入1 ~ 3 mg/ml的金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液中，37℃孵化1 h，超纯水冲洗电极表面，置于4 ℃冰箱中晾干，制得一种金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器。
5.进一步的，所述金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液通过金纳米负载镍铁金属有机骨架纳米薄片后获得金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片，金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片分散于超纯水后与乙肝抗原检测抗体溶液混合，获得金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液。
6.进一步的，所述金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液
的具体制备步骤如下：（1）镍铁金属有机骨架纳米薄片的制备将0.498 g 的乙酸镍四水合物，0.167 g的硫酸亚铁七水合物，0.194 g 的1，4-苯二甲酸二甲酯，50 ml的n,n-二甲基乙酸胺和10 ml超纯水加入100 ml高压釜中，干燥箱内150℃加热12 h，制得镍铁金属有机骨架纳米薄片溶液，离心分离后，分别用n,n-二甲基乙酸胺和超纯水洗涤三次，80℃干燥箱中烘干，制得镍铁金属有机骨架纳米薄片；（2）金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片的制备将50 mg镍铁金属有机骨架纳米薄片超声分散于100 ml超纯水中，搅拌下加入10 ml质量分数1%的聚乙烯吡咯烷酮，再加入1 ml、1%的氯金酸水溶液，搅拌均匀后，加热至沸腾，快速加入3ml、1%的柠檬酸钠溶液，再加入过量抗坏血酸，继续搅拌，加热沸腾10 min，关闭加热，搅拌下自然冷却，所得溶液4000 r/min下离心洗涤，于40℃干燥箱中烘干，得金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片；取4 mg金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片分散于1 ml超纯水中，制得4 mg/ml金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片溶液，备用；（3）金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液的制备将1 ml，上述步骤（2）制得的4 mg/ml金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片溶液与1 ml，10 μg/ml的乙肝抗原检测抗体溶液混合，4℃震荡过夜，离心洗涤，制得金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体，将其分散于ph为7.4的pbs缓冲溶液中，制得3 mg/ml的金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液，4℃下保存备用。
7.进一步的，所述乙肝抗原选自乙肝抗原hbs、乙肝抗原hbe之一。
8.为实现上述目的之二，本发明公开了金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器的应用，在于将其用于乙肝抗原的检测。
9.具体的步骤如下：（1）使用电化学工作站以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，所制备的传感器为工作电极，在10 ml、50 mmol/l的ph 7.4磷酸盐缓冲溶液中进行测试；（2）用微量注射器向10 ml的ph 7.4磷酸盐缓冲溶液中加入10 μl，5 mmol/l的过氧化氢。通过计时电流法检测乙肝抗原浓度，扫描电势电压为-0.4 v，记录不同浓度的乙肝抗原溶液所对应的电流信号；（3）利用工作曲线法，得到待测样品中乙肝抗原的浓度。
10.本发明的有益成果（1）本发明将电沉积金作为固载乙肝抗原捕获抗体的材料，其具有良好的生物相容性，稳定性，能牢固结合高密度乙肝抗原捕获抗体，为后续与乙肝抗原特异性结合提供良好基础，此外，其较高的导电性也有利于电流信号的灵敏检测；（2）二维介孔结构的镍铁金属有机骨架纳米薄片，具有大的比表面积，丰富的活性位点利于高密度结合金纳米，提高金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片材料的导电性，并且为乙肝抗原检测抗体提供丰富结合位点。镍铁金属有机骨架纳米薄片的双金属协同效应和活性位点周围独特的配位环境也可增强活性位点的内在活性，使其具有较强催化活性。因
s得电沉积金修饰电极，超纯水清洗干净，4 ℃冰箱中晾干；（3）将上述电极浸入5 ~ 15
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g/ml的乙肝抗原捕获抗体的溶液中，4 ℃孵化12 h，4 ℃冰箱中晾干；（4）继续将2 ~ 4
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l、0.5 ~ 1.5 mg/ml的牛血清白蛋白溶液滴加到电极表面，于4 ℃冰箱中孵化2 ~ 6 h，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中晾干；（5）继续将上述电极浸入0.01 ~ 100 ng/ml的一系列不同浓度的乙肝抗原的溶液中，37℃孵化1 h，超纯水冲洗电极表面，4 ℃冰箱中干燥；（6）将上述电极浸入1 ~ 3 mg/ml的金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液中，37℃孵化1 h，超纯水冲洗电极表面，置于4 ℃冰箱中晾干，制得一种金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器。
15.进一步的，所述金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液通过金纳米负载镍铁金属有机骨架纳米薄片后获得金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片，金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片分散于超纯水后与乙肝抗原检测抗体溶液混合，获得金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片标记的乙肝抗原检测抗体溶液。
16.应用例：将上述步骤获得的金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片传感器，应用于乙肝抗原的检测。
17.具体的步骤如下：（1）使用电化学工作站以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，所制备的传感器为工作电极，在10 ml、50 mmol/l的ph 7.4磷酸盐缓冲溶液中进行测试；（2）用微量注射器向10 ml的ph 7.4磷酸盐缓冲溶液中加入10 μl，5 mmol/l的过氧化氢。通过计时电流法检测乙肝抗原浓度，扫描电势电压为-0.4 v，记录不同浓度的乙肝抗原溶液所对应的电流信号；（3）利用工作曲线法，得到待测样品中乙肝抗原的浓度。
18.本发明通过一步水热法合成镍铁金属有机骨架纳米薄片。镍铁金属有机骨架纳米薄片是一种以金属为节点，有机配体为支链的二维介孔材料。其介孔结构使材料具有较大的比表面积，良好的稳定性和机械强度。基于其超薄的纳米薄片结构和大量裸露的金属活性位点体现出良好的导电性。镍铁双金属协同效应和活性位点周围独特的配位环境也可增强活性位点的内在活性。镍铁金属有机骨架纳米薄片可催化过氧化氢分解，产生电流信号，作为检测信号。金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片具有良好的生物相容性，以金纳米为节点通过au-n键固定检测抗体，且金纳米的存在可进一步增强材料的导电性，并为检测抗体提供丰富结合位点。因此，以金杂化镍铁金属有机骨架纳米薄片作为标记材料可增强检测信号，提高检测灵敏度。
19.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。