[發(fā)明專利]一種可視化生物傳感器件及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310626273.2
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN103616357A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳春霞;宋澤琳;張雙鴿;羅俊崗;方雯雯;陳智梁
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務(wù)所 32253
• 代理人: 戴勇

技術(shù)領(lǐng)域???

????本發(fā)明屬于生物傳感技術(shù)研究領(lǐng)域，特指一種用石墨烯量子點(diǎn)構(gòu)建的可視化生物傳感器。

背景技術(shù)???

熒光檢測技術(shù)一直是生物醫(yī)學(xué)檢測中的重要手段之一。近年來，半導(dǎo)體量子點(diǎn)尺寸與光譜可調(diào)的優(yōu)良特性越來越受到生物醫(yī)學(xué)研究者的重視，并已在分子標(biāo)記、生物檢測、醫(yī)學(xué)成像等方面進(jìn)行了很多探討，取得了許多重要進(jìn)展。目前已見報(bào)道的工作多集中于CdSe,?CdS等體系的半導(dǎo)體量子點(diǎn)，這些材料在生物醫(yī)學(xué)環(huán)境中應(yīng)用時(shí)會(huì)遇到穩(wěn)定性差、有生物毒性、水溶性差、細(xì)胞膜穿透水平低等問題。設(shè)計(jì)穩(wěn)定發(fā)光、生物相容性優(yōu)良，并能作出線性響應(yīng)的發(fā)光體系，開發(fā)相應(yīng)的光學(xué)或光譜學(xué)檢測方法，則是一個(gè)很有意義的研究工作。

另一方面，石墨烯及其衍生物的優(yōu)良光學(xué)和電子學(xué)特性，受到了人們高度的重視。其中氧化石墨烯（GO）具有sp2和sp3混合的電子組態(tài)，且sp2和sp3比例可調(diào)，這獨(dú)特的原子與電子結(jié)構(gòu)，為這種二維網(wǎng)絡(luò)材料的功能調(diào)控，特別是光電特性的調(diào)控與利用提供了非常豐富而靈活的物理基礎(chǔ)。基于此，近一兩年不斷涌現(xiàn)出氧化石墨烯及石墨烯量子點(diǎn)熒光的報(bào)道，目前人們已可實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠等不同發(fā)光顏色的石墨烯量子點(diǎn)及氧化石墨烯。深入研究石墨烯量子點(diǎn)多色熒光的量子力學(xué)機(jī)制及發(fā)光調(diào)控的工藝技術(shù)，進(jìn)一步拓展其在光電子、生物電子學(xué)等領(lǐng)域的功能和應(yīng)用，將是一個(gè)很有意義的研究課題。同時(shí)，石墨烯量子點(diǎn)還具有很高的比表面、豐富的的表面態(tài)和優(yōu)良的生物相容性，這為生物分子的組裝與檢測提供了優(yōu)良的材料科學(xué)基礎(chǔ)，從而使它成為生物傳感的重要候選材料。

現(xiàn)有技術(shù)中的酶生物傳感器既能實(shí)現(xiàn)酶對(duì)底物測定的高選擇性和高靈敏性，又結(jié)合了電化學(xué)生物傳感器的響應(yīng)速度快，操作簡便等特點(diǎn)，可快速測定試樣中某一給定化合物濃度。但是酶生物傳感器在研制過程中也存在著諸多難點(diǎn)，如需要找到合適的固定化材料將酶固定且實(shí)現(xiàn)對(duì)給定化合物的響應(yīng)時(shí)間短，使用壽命長等問題。生物傳感器研究的關(guān)鍵技術(shù)在于如何將生物組分高效穩(wěn)定地固定于基體之上。目前，基于石墨烯量子點(diǎn)多色熒光的定量生物分析及可視化傳感器構(gòu)建等工作國際上尚很少見，特別是雙光子熒光和時(shí)間分辨檢測將成為本發(fā)明獨(dú)特的視角，相信可以開展一系列創(chuàng)新性的探討，進(jìn)而拓展石墨烯的生物醫(yī)學(xué)檢測、成像等方面的應(yīng)用，發(fā)展新的生物傳感材料與技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容????

本發(fā)明的目的在于提供一種可視化生物傳感器件及其制備方法,?以找到合適的固定化材料將酶固定且實(shí)現(xiàn)對(duì)給定化合物的響應(yīng)時(shí)間短，使用壽命長的目的，以進(jìn)一步拓展石墨烯的生物醫(yī)學(xué)檢測、成像等方面的應(yīng)用。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明融合石墨烯量子點(diǎn)多色熒光的優(yōu)良光電特性及其生物學(xué)方面的優(yōu)點(diǎn)，分析石墨烯量子點(diǎn)的尺度、形狀及發(fā)光特性的調(diào)控方法與物理機(jī)制，探討生物分子的組裝方法，并基于熒光光譜、時(shí)間分辨光譜、雙光子熒光技術(shù)等等表征技術(shù)，構(gòu)建可視化的生物傳感器，具體技術(shù)方案如下：

一種可視化生物傳感器件的制備方法，其特征在于利用石墨烯量子點(diǎn)的熒光特性構(gòu)建可視化生物傳感器,?從而使可視化生物傳感器件利用可見的熒光變化直接得到待檢測的物質(zhì)的濃度，具體包括以下步驟：?

步驟一，制備不同尺寸、不同熒光的石墨烯量子點(diǎn)，具體過程如下

過程一，采用濕化學(xué)方法，以鱗片石墨為原料，采用Hummers法制備氧化石墨：在冰水浴中裝配好反應(yīng)瓶，加入46ml?98%的濃硫酸中，在磁力攪拌下加入2g鱗片石墨和1g硝酸鈉固體混合物，緩慢加入6g高錳酸鉀，控制溫度10-15℃，攪拌反應(yīng)1.5h；再將燒杯置于35℃恒溫水浴中，攪拌過程中加入去離子水，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min；再控制溫度在95℃，反應(yīng)30min得反應(yīng)液一；用去離子水將反應(yīng)液一稀釋到200ml，加入適量過氧化氫，攪拌加快反應(yīng)，等反應(yīng)結(jié)束后以4000rpm的轉(zhuǎn)速離心處理10min得反應(yīng)液二；再用過氧化氫，稀鹽酸和去離子水反復(fù)洗滌反應(yīng)液二，使PH=7，再在80℃條件下干燥48h，研磨過篩，得到氧化石墨，置于干燥箱中保存；

過程二，稱取氧化石墨分散于等質(zhì)量的水中，超聲成黃色透明膠體溶液，再加入稀鹽酸，離心處理后干燥成粉末得氧化石墨烯粉末；

過程三，將氧化石墨烯粉末進(jìn)行熱還原得到石墨烯片，將石墨烯片用30ml濃硝酸和10ml濃硫酸氧化超聲分解15h得溶液一；將溶液一離心過濾除去酸，再次溶于水中得溶液二，用NaOH調(diào)節(jié)溶液二的pH值至大于等于10，在反應(yīng)釜中200℃進(jìn)行10h水熱還原，用微孔濾膜過濾得液態(tài)的石墨烯量子點(diǎn)；