[发明专利]一种基于BiVO4

说明书

本发明公开了一种基于BiVO₄/Ag的光电化学生物传感器及其制备方法。本发明采用磁性纳米球MBs用于生物分离，银纳米立方体AgNCs作为信号指示剂，当目标RNA出现时，DSN酶触发cDNA的裂解反应，导致AgNCs从MBs/cDNA/AgNCs组装体表面分离；之后，酸解AgNCs产生的Ag⁺被光沉积在BiVO₄电极上，引起BiVO₄电极初始光电流的增加。该传感器可以灵敏地检测目标miRNA‑155，操作简单，不需要复杂的放大反应和电极的逐层修饰，灵敏度高，为宫颈癌和乳腺癌的诊断提供了有前景的检测方法。

技术领域

本发明属于光电化学领域，具体涉及一种基于BiVO₄/Ag的光电化学生物传感器及其制备方法。

背景技术

光电化学 (PEC) 过程是指由施加的光引起的光活性材料的电子激发和随后的电荷转移而产生的光电转换。 随着对先进生物分析的需求不断增长，将光电化学与生物分析的结合开创了PEC生物分析的创新领域，其中利用光来激发光活性物质，并采用电信号作为检测读数，从而具有较低的背景噪音。PEC生物分析是一种新开发的具有更高灵敏度的分析技术，检测范围更广，仪器成本低。因此广泛应用于DNA、RNA分析，免疫分析，酶传感和细胞检测等方面。在PEC分析过程中，显着的PEC响应受益于抑制电荷复合、快速电荷转移和宽光谱吸收范围。因此，光活性材料在 PEC 传感中起着至关重要的作用，光活性材料的合理设计被认为是设计高性能PEC 传感器最关键的步骤之一。

钒酸铋 (BiVO₄) 是一种 n 型半导体，已被确定为最有前途的光电阳极材料之一。 它由廉价元素组成，带隙为 2.4 eV，价带（VB）边缘位于约2.4 V vs. RHE（可逆氢电极），为空穴光氧化水提供足够的过电位，而 导带（CB）边缘位于 H₂的热力学水平附近。它的带隙略大于光阳极所需的带隙（ca. 2.0 eV) 但其非常负的 CB 位置可以弥补这一缺点，因为没有多少可以利用可见光的 n 型半导体具有与 BiVO₄一样负的 CB 边缘位置。然而，未改性的 BiVO₄ 光阳极用于水氧化的效率并不高，因为它们存在过多的电子 - 空穴复合、较差的电荷传输特性和较差的水氧化动力学。因此，最近开发了各种策略，例如形貌控制、复合结构的构建、 掺杂以及与析氧催化剂的耦合，以解决一种或多种限制。一种简单的方法是将贵金属注入 BiVO₄ 表面形成肖特基势垒，这可以促进光致电荷分离和 OER（析氧反应） 动力学。在各种贵金属材料中，Ag是一种相对低成本的修饰半导体的贵金属，其局部表面等离子体共振（LSPR）效应也可以导致更强的光散射和增强的光吸收。 因此，Ag具有太阳能利用、电荷分离、OER活性中心等多重功能，使其广泛应用于钒酸铋基PEC水中。

MicroRNA（miRNA）是一种短的内源性非编码RNA，长度约为18-25个核苷酸，控制基因表达。miRNA失调和异常表达与某些癌症密切相关，如甲状腺癌、肺癌、 结直肠癌、 膀胱癌、胰腺癌、白血病等，因此，miRNA 可作为肿瘤标志物。常用的miRNA检测技术主要包括Northern blot分析、实时定量PCR（qRT-PCR）检测、微阵列、荧光、电化学法、电化学发光法等，但这些方法灵敏度较低、耗时。PEC技术是一种基于PEC过程和生物识别过程的新型分析方法。具有灵敏度高、成本低、设备简单、易于小型化等优点，这引起了人们的广泛关注。