[发明专利]一种基于碳纳米复合材料的生物传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于碳纳米复合材料的光电免疫生物传感器及其制备方法，属于生物传感器技术领域。

背景技术

生物传感器是目前生命科学及临床医学测试方法研究中最为活跃的领域之一，已广泛用于临床、工业、环境和农业分析等领域。20世纪90年代以来，纳米技术的介入为生物传感器的发展提供了新的活力,并已取得了突破性的进展。纳米材料由于比表面积大、表面反应活性高、表面原子配位不全等导致表面的活性位点增加、催化效率提高、吸附能力增强，为生物传感研究提供了新研究途径。与传统的传感器相比,新型纳米材料传感器不仅体积更小、速度更快、而且精度更高、可靠性更好。由于纳米粒子高的比表面积和其本身的生物兼容性,在生物电催化反应中起着重要作用。例如与纳米粒子组装后的酶，其活性中心可更接近电极表面,易于进行电子转移，提高了生物电催化活性，使其更有利于在电化学传感器中应用。碳纳米材料因其独特的性能如价格低廉、来源广泛、易于功能化、优异的电子性质、高力学强度和广阔的应用前景而备受关注。

目前，传统用于光电生物传感的光电探针材料多为金属化合物，尽管这类材料具有优异的光电转换性能，但是它们往往具有较强的氧化性或较高的毒性，容易对生物分子或生物体造成损伤，并且在长期光照下，此类化合物容易发生自腐蚀(光照下自身不稳定)。

光电化学生物分析是近年来新出现并迅速发展起来的一种分析方法,它是一种基于传统电化学的分析技术。该分析技术定量的基础依赖于待测物与光电化学活性物质之间的物理、化学相互作用产生的光电流或光电压的变化与待测物的浓度之间的关系。因此，这种方法继承了传统电化学分析的诸多优点,如价格低廉,设备简单,灵敏度高等，同时又具有一些在传统电化学平台上难以实现的优点。例如，该方法采用光和电两种不同的方式作为信号的激发和检测手段，两者不会互相干扰，背景低，灵敏度高。

近年来，碳纳米材料，例如碳纳米管、石墨烯、石墨烯量子点、碳点等也被大量用于光电分析生物传感领域的研究，除了不含有金属元素、来源广泛、生物相容性好和环境友好等优势外，它们还表现出优异的界面调控、电子传导和能量共振转移能力。相比之下，作为碳的另一种同素异形体，富勒烯材料(例如C60、C70等)直接用于光电分析生物传感领域的研究非常少。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于碳纳米复合材料的光电免疫生物传感器及其制备方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明公开了一种基于碳纳米复合材料的光电免疫生物传感器，所述生物传感器的平台包括以下部分：电极、紧贴电极表面的捕获抗体层、待测抗原层以及检测抗体层，所述待测抗原层位于捕获抗体层和检测抗体层中间；

所述检测抗体层是由二抗复合体所制成，所述二抗复合体是由检测抗体和碳纳米复合材料相互偶联所制成。

作为优选，所述捕获抗体层是由捕获抗体和氧化石墨烯所制成。

作为另一种优选，所述碳纳米复合材料是由富勒烯和氧化石墨烯所制成的复合材料。

作为进一步优选，所述富勒烯和氧化石墨烯的重量比为1:1。

作为另一种优选，所述二抗复合体的制备方法包括以下步骤：

(1)PTC-NH₂的制备：

称取苝四羧酸二酐，加入乙醇，搅拌，向其逐滴流加乙二胺试剂，继续搅拌过夜，离心之后取沉淀，分别用乙醇、超纯水超声洗涤离心，室温干燥，得到PTC-NH₂后遮光保存；

(2)C60-GO-PTC-NH₂的制备：

称取富勒烯C60、氧化石墨烯GO、上述PTC-NH₂，研磨成细粉状，转移至PBS中，经过超声分散后，室温下连续搅拌过夜，得到C60-GO-PTC-NH₂；

(3)制备二抗复合体：

取上述C60-GO-PTC-NH₂，加EDC/NHS，室温下避光搅拌，离心洗涤，将沉淀重悬至PBS之中，向上述溶液中加入检测抗体，4℃避光搅拌，用PBS离心洗涤，将沉淀重悬到PBS中，4℃避光保存，即得所述二抗复合体。

进一步优选，所述二抗复合体的制备方法包括以下步骤：

(1)PTC-NH₂的制备：