[發明專利]以TNS-MWCNT復合材料為抗體和示蹤標記物載體的電化學免疫傳感器構建方法

在審

• 申請號: 201610315599.7
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105784992A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 劉小強;劉培培;霍小鶴;朱杰
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: G01N33/535
• 分類號: G01N33/535;G01N33/543
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;楊海霞

技術領域

本發明屬于電化學免疫傳感器構建技術領域，具體涉及一種以TiO₂納米片（TNS）- 多壁碳納米管（MWCNT）復合材料為抗體和示蹤標記物載體的電化學免疫傳感器的構建方 法，該電化學免疫傳感器可用于檢測甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）。

背景技術

化學發光免疫測定、酶聯免疫吸附測試(ELISA)、熒光免疫測定和放射免疫檢定法 等各種免疫測定技術已被廣泛應用于癌癥篩查、早期疾病診斷、疾病治療療效等醫療領域。 然而，這些常規免疫測定方法過程比較復雜，檢測時間較長，往往還涉及多步培育和清洗過 程，而且通常這些免疫測定方法必須使用實驗室精細的設備和工具。相反地，近年來，由于 電化學免疫傳感器在分析測試中表現出操作方便、制備簡單、分析速度快、靈敏度高、性能 優異等顯著優勢從而引起了相關學者極大的研究興趣。而且，電化學免疫傳感器被廣泛視 為比分光光度法和光學分析法更靈敏的分析方法，這是因為分光光度法或光學分析法對光 源要求較苛刻且需要單色儀和光學探測器；同時，當用分光光度法或光學分析法對渾濁的 或帶顏色的樣品進行測試時有時會獲得錯誤的信息。

目前為止，盡管大量的電化學免疫傳感器已被研制出來，但仍需對它們的分析性 能進行大幅改進來滿足人類日益增長的需求。為了實現這一目標，不同的納米材料如磁性 粒子、貴金屬納米材料、量子點、碳納米材料和氧化物納米材料被用于電化學免疫傳感器的 研制中。由于這些材料展現出顯著的電學、化學、幾何和電子傳遞等特殊性能，它們通常被 用作載體平臺來固定捕獲抗體。例如：Malhotra等人制備出一種電化學免疫傳感器實現了 對頭、頸部細胞中的鱗狀癌細胞中白細胞介素-6的測定。該免疫傳感器以高導電、高比表面 積和濃密豎立的單壁碳納米管(SWCNT)束為基體負載捕獲抗體，分析物抗原與捕獲抗體相 結合，然后跟一個辣根過氧化物酶(HRP)標記的信號抗體作用構成三明治型傳感器。免疫傳 感器的高靈敏度是通過SWCNT束載體平臺上的酶催化放大信號來實現的，可使人類白細胞 介素-6在牛血清白中的檢出限低至30pgmL^-1。納米材料除了作為基底負載生物分子外，還 可以作為載體負載信號抗體和酶，以達到信號放大的目的。例如：Xu等人構造了一個以金納 米棒作為抗體和葡萄糖氧化酶載體的魯米諾陰極電致化學發光免疫傳感器。由于其良好的 生物相容性、高效的電催化活性和大的比表面積，金納米棒能夠負載大量的電化學發光標 記物和生物分子，放大電致發光信號，從而提高生物傳感器的性能。電致發光信號與前列腺 特異性抗原呈線性關系，檢測的濃度范圍為10pgmL^-1-8ngmL^-1，檢出限低達8pgmL ^-1。

二氧化鈦納米材料由于其大表面積和孔隙分布均勻的特征而在生物電子傳感器 研發領域引起了越來越多的關注。二氧化鈦納米材料能夠增加傳感器表面上的生物分子負 載，并為生物分子提供了生物相容的載體微環境。例如：金納米顆粒(GNP)修飾鈦酸納米管 (TNT)復合材料被用來制備一種葡萄糖氧化酶（GOD）生物傳感器，該復合納米材料直接促進 了GOD電子轉移速率(在180mVs^-1掃速下電子轉移速率常數為7.1s^-1)及其對葡萄糖的 電催化活性。結果顯示，該傳感器對葡萄糖表現出低檢出限(5.1mAmM^-1)和寬線性范圍 (0.01-1.2mM)。但是，二氧化鈦納米材料由于其導電性較差而在生物電子學中的應用一直 受到抑制，因而需要改善材料的性能。據報道，碳納米管以其快速的電子轉移能力、高靈敏 度和生物電催化能力被廣泛應用于生物電子學。因此，TiO₂-CNT復合材料在電化學生物傳 感器和免疫傳感器的應用有著極大的潛在價值。

本發明通過水熱法制備了氨基化的二氧化鈦納米片(TNS)-多壁碳納米管(MWCNT) 復合物。這個復合材料可同時被用做載體平臺負載捕獲抗體和作為載體負載HRP和信號抗 體。氨基化的TNS-MWCNT復合物與生物分子通過氨基交聯劑（雙(硫代琥珀酰亞胺基)辛二 酸酯鈉鹽）(BS³)結合在一起。通過夾心免疫反應后，可以利用微分脈沖伏安法(DPV)技術來 檢測腫瘤標志物甲胎蛋白。

發明內容