[发明专利]一种检测TNF-α的光电免疫传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种检测TNF‑α的光电免疫传感器及其制备方法和应用，光基底电极表面依次经GO‑PTC‑NH₂溶液、anti‑TNF‑α溶液修饰，所述基底电极为玻碳电极或氧化铟锡半导体电极。本发明利用GO‑PTC‑NH₂纳米复合物制备光电免疫生物传感器用于肿瘤标志物检测的方法，与传统的酶联免疫吸附以及PCR等方法相比具有操作简便、技术要求低、反应迅速的特点，所使用的光电探针摒弃了传统金属材料等的光腐蚀等弊端，稳定性较好且负载量大，功能化基团多，便于修饰。

技术领域

本发明属于生物医学检测领域，具体涉及一种检测TNF-α的光电免疫传感器及其制备方法和应用。

背景技术

肿瘤标志物是在癌症患者的肿瘤或血液、尿液等其他体液中可以检测到的分子变化，检测其含量变化可以作为对疾病的诊断和预后指标，用于疗效观察及监测有无复发。现在的酶联免疫法等临床分析技术大都只能检测到较明显的变化导致疾病很少能够在早期发现并且进行干预治疗，因此找到更为灵敏与特异的检测微量抗原的方法与平台就显得尤为重要。光电化学传感器依据光被半导体电极、金属材料或电极周围溶液中的反应剂吸收后体现出的光能与电能和化学能的转换，在生命分析领域具有强大的应用前景，并且其灵敏度高、检测限低、成本低、反应快、特异性强，有望实现肿瘤等疾病早期检测与诊断。

羧基化石墨烯(GO)是将氧化石墨烯分子环氧基活化成羧基加以利用的碳功能化材料，通过引入更多极性基团羧基解决了石墨烯本身由于高表面积而容易团聚的问题，同时也增强了该材料的可修饰性，使其不仅可以凭借强大的π-π共轭与材料复合同时也可以依靠羧基化基团与其他生物分子共价结合，并且具有良好的生物相容性，成为传感器构建中候选材料之一。氨基化苝四羧酸PTC-NH₂作为3,4,9,10-苝四羧酸二酐(PTCDA)的氨基化产物，具有氨基和共轭芳烃结构，同时也有优异的电子传输与光电响应特性，可以作为增强光电信号的核心材料。基于多羧基化氧化石墨烯GO与氨基化苝四羧酸PTC-NH₂复合物为光电探针(GO-PTC-NH₂)，利用了碳纳米材料氧化石墨烯GO的高比表面积和羧基化官能团以及PTC-NH₂材料的优异光电转化性质、氨基化官能团的优势，形成一个具有较强光电转化效率的光电探针。两者之间通过强烈的π-π共轭以及静电相互作用紧密嵌合，使得GO片层负载大量的PTC-NH₂分子，其中前者提供羧基以及作为载体负载更多的信号材料和识别分子，后者提供氨基且嵌入氧化石墨烯片层中增强导电性及提供光电活性。凭借该纳米信号复合物自然光下的优异光电活性进行光电信号转导，用作传感器基底材料实现对后续分子的检测。

肿瘤坏死因子-alpha(TNF-α)能杀伤和抑制肿瘤细胞，抗感染，并参与某些自身免疫病的病理损伤。该痕量物质含量的细微变化对于疾病的早期诊断、药物疗效评定或者健康状况评估都有一定的指导作用。因此本体系所构建传感器被首先用于TNF-α光电化学检测，该过程中通过光电流变化评价靶标物浓度的依据主要是空间位阻与绝缘大分子对于电解液与电极表面进行电子传递能力的削弱影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用羧基化氧化石墨烯(GO)以及氨基化苝四羧酸

(PTC-NH₂)复合物制备光电免疫生物传感器用于肿瘤标志物检测的方法。即首先通过强烈的π-π共轭以及静电相互作用使得大量PTC-NH₂分子紧密嵌合负载在GO片层表面，形成一个导电性良好且具有优异光电活性的纳米信号复合物；之后将该光电探针用作传感器基底材料进而负载锚定大量的anti-TNF-α识别分子构成捕获层；最后凭借抗原抗体之间特异的识别，检测待测液中靶标物TNF-α的含量。