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专利号: 2023106557499
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于热熔胶的激光诱导石墨烯电极的生物传感器的制备方法,其特征在于,步骤如下:

S1:激光诱导石墨烯基底电极获取:将聚酰亚胺薄膜贴置于基板材料上,依次使用丙酮和无水乙醇对其表面进行清洗,控制激光在聚酰亚胺薄膜表面扫描直写,得到预设的阵列激光诱导石墨烯三电极基底,其中三电极为工作电极、参比电极和对电极;然后改变作用激光的功率和诱导速率,再次在激光诱导石墨烯电极基底表面扫描直写,得到二次处理后的激光诱导石墨烯电极基底,记为LIG;

S2:激光诱导石墨烯图案转移模块构建:首先通过真空处理除去EVA热熔胶中的气泡,然后将其贴覆于LIG表面,并继续在EVA热熔胶上方依次覆盖PET离型膜和金属压板,得到的样品记为LIG/EVA;

S3:激光诱导石墨烯基底转移:将步骤S2所得LIG/EVA置于恒温加热台进行高温热熔,热熔后移去金属压板与PET离型膜,并在室温中退火后进行固化处理,使激光诱导石墨烯图案转移并固定至EVA热熔胶上;最后依次分离基板和聚酰亚胺薄膜,即实现激光诱导石墨烯电极的转移,得到转移后激光诱导石墨烯,记为LIG‑EVA;

S4:金纳米粒子的合成:将氯金酸和去离子水混合,在油浴锅中加热至溶液沸腾,并将一定量的柠檬酸钠溶液滴入混合溶液中,继续加热,溶液变为酒红色溶液时停止加热,即得到Au NPs溶液;

S5:四面体DNA复合物的制备:取四种单链DNA和适配体,分别记为S1、S2、S3、S4和apt;分别用TE缓冲液溶解,然后再用TM缓冲液稀释,得到5种TE稀释液,分别记为S1稀释液、S2稀释液、S3稀释液、S4稀释液和apt稀释液;然后在apt稀释液中加入三(2‑羧乙基)膦,得到apt‑TCEP稀释液;

最后将S1稀释液、S2稀释液、S3稀释液、S4稀释液和apt‑TCEP稀释液按照等比例混合后的混合液,进行加热反应,加热反应后再进行退火,得到的四面体DNA复合物记为TDN‑cDNA‑apt溶液;

S6:依次在LIG‑EVA的工作电极区域逐层修饰Au NPs溶液、TDN‑cDNA‑apt溶液、6‑巯基‑

1‑己醇以及亚甲基蓝,在每次修饰后均进行电极孵育;最终得到用于微囊藻毒素‑LR检测的激光诱导石墨烯基生物传感器,记为LIG‑EVA/Au/TDN‑cDNA‑apt/MCH/MB。

2.根据权利要求1所述的基于热熔胶的激光诱导石墨烯电极的生物传感器的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,设计的石墨烯电极基底图案包括相互独立的三部分,对应记为工作电极、参比电极、对电极,各电极均可划分为上方传感区和下方导线区,其中工作电极位于中间,参比电极、对电极分设两侧;工作电极传感区为直径为4.5mm的圆形区域,便于溶液的分散和修饰;而对电极传感区为拱形结构,拱形的内侧为工作电极传感区;

所述聚酰亚胺薄膜厚度为80‑120μm,所用基板选择厚度为1mm的金属紫铜板;诱导激光为10.6um的二氧化碳激光,激光功率和诱导速率分别为3W和400mm/s;改变后的作用参数为

3.6W激光功率和285mm/s的诱导速率。

3.根据权利要求1所述的基于热熔胶的激光诱导石墨烯电极的生物传感器的制备方法,其特征在于,步骤S2中,EVA热熔胶贴覆于LIG表面厚度为0.05‑0.2mm;覆盖PET离型膜厚度为0.1‑0.2mm;金属压板为5mm厚的紫铜板;步骤S3中,高温热熔的温度控制为85‑110℃,热熔时间为5‑8min;室温退火的温度为20‑25℃,退火时间为8‑10min;固化处理的温度为‑

18℃,固化时间为10‑20min。

4.根据权利要求3所述的基于热熔胶的激光诱导石墨烯电极的生物传感器的制备方法,其特征在于,热熔温度控制为85℃,热熔时间为5min;室温退火的温度为25℃,退火时间为10min;低温固化的温度为‑18℃,固化时间为10min。

5.根据权利要求1所述的基于热熔胶的激光诱导石墨烯电极的生物传感器的制备方法,其特征在于,步骤S4中,氯金酸、去离子水、柠檬酸钠溶液的体积比为0.2:25:0.25,其中氯金酸的浓度为0.1M,柠檬酸钠溶液的浓度为100mg/mL;继续加热的时间为15‑20min。

6.根据权利要求1所述的基于热熔胶的激光诱导石墨烯电极的生物传感器的制备方法,其特征在于,所述步骤S5中,S1、S2、S3、S4和apt的DNA序列依次为:S1 TATCACCAGGCAGTTGACAGTGTAGCAAGCTGTAATAGATGCGAGGGTCCAATAC;

S2 TCAACTGCCTGGTGATAAAACGACACTACGTGGGAATCTACTATGGCGGCTCTTC;

S3 TTCAGACTTAGGAATGTGCTTCCCACGTAGTGTCGTTTGTATTGGACCCTCGCAT;

S4  ACATTCCTAAGTCTGAAACATTACAGCTTGCTACACGAGAAGAGCCGCCATAGT AGTCATGGTGGTCCTGTTTGGCGCCCTCCGC;

apt  SH‑GCGGAGGGCGCCAAACAGGACCACCATGACAATTACCCATACCACCTCATT ATGCCCCATCTCCGC;

S1稀释液、S2稀释液、S3稀释液、S4稀释液和apt稀释液的浓度均为10μM;三(2‑羧乙基)膦在apt‑TCEP稀释液中的终浓度为1mM;

加热反应条件为95℃保持2min;退火的条件为25℃温度持续30‑90s。

7.根据权利要求1所述的基于热熔胶的激光诱导石墨烯电极的生物传感器的制备方法,其特征在于,步骤S6中,Au NPs溶液的浓度为6nM,TDN‑cDNA‑apt溶液浓度为2μM,MCH的浓度为1mM,MB的浓度为5μM;Au NPs和TDN‑cDNA‑apt的修饰用量均为10μL,MCH和MB的修饰用量均为8μL;Au NPs溶液修饰后的孵育时间为20‑40min,孵育温度为20‑25℃;TDN‑cDNA‑apt溶液修饰后的孵育时间为4‑12h,孵育温度为4℃;MCH溶液修饰后的孵育时间为30‑

50min,孵育温度为20‑25℃;MB溶液修饰后的孵育时间为20‑100min,孵育温度为20‑25℃。

8.根据权利要求1‑7任一项所述方法制备的激光诱导石墨烯基生物传感器用于检测水中MC‑LR的用途,其特征在于,步骤如下:S1:首先配制不同浓度的MC‑LR标准液,将不同浓度的MC‑LR标准液对应修饰在LIG‑EVA/Au/TDN‑cDNA‑apt/MCH/MB的工作电极表面,室温孵育一段时间,完成传感界面对MC‑LR的识别,记为LIG‑EVA/Au/TDN‑cDNA‑apt/MCH/MB+MC‑LR;其中不同浓度的MC‑LR标准液有各自对应的响应电流信号值;

S2:标准测试曲线的建立;

将步骤S1孵育得到的LIG‑EVA/Au/TDN‑cDNA‑apt/MCH/MB+MC‑LR传感器与电化学工作站相连接,使用差分脉冲伏安法对传感器的响应电流信号进行测试,得到对应的电流信号记为IMB,MC‑LR标准液的浓度对数值与IMB呈负线性相关,根据IMB与MC‑LR标准液的浓度的对数关系建立得到标准测试曲线;

S3:样品中MC‑LR浓度的检测;

首先获取待测样品液,在LIG‑EVA/Au/TDN‑cDNA‑apt/MCH/MB传感界面修饰一定量的待测样品液,室温孵育一段时间后按照步骤S2中响应电流信号测试的方法进行电化学测试,得到响应电流信号并带入步骤S2构建的标准测试曲线,即可计算得到CMC‑LR,实现未知样品中MC‑LR浓度的检测。

9.根据权利要求8所述的用途,其特征在于,步骤S1中,MC‑LR标准液的修饰用量为10μL,MC‑LR标准液的浓度为10fM‑100nM,孵育时间为10‑60min;步骤S2中,差分脉冲伏安法测试的具体条件为;扫描电压范围‑0.6‑0V,振幅为0.05V,脉冲宽度为0.05s;

步骤S3中,获取待测样品液需进行预处理;预处理操作具体为:取样品液,用不锈钢筛过滤后,再用0.22μm滤膜过滤纯化,即完成样品的预处理,得到待测样品液。

10.根据权利要求9所述的用途,其特征在于,孵育时间为50min。