[发明专利]一种天然叶绿素敏化氧化锌基光电化学免疫传感器的构建和应用

说明书

本发明公开一种天然叶绿素敏化氧化锌基光电化学免疫传感器的构建和应用，包括如下步骤：将制好的氧化锌阵列置于提取的天然叶绿素溶液中浸泡，天然叶绿素与ZnO表面共价结合；加入甲胎蛋白抗体（Ab）并固定至电极表面，用牛血清蛋白（BSA）封闭；最后，引入不同浓度的甲胎蛋白，通过检测抗原抗体特异性反应引起的光电流信号变化，以实现测定甲胎蛋白的目的。本发明所得到的天然叶绿素敏化剂制备方法绿色环保，操作简便快捷，制备的天然叶绿素敏化氧化锌基光电化学免疫传感器生物相容性好，成本低，节能环保。因此，在光电生物传感技术和生物医学领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种天然叶绿素敏化氧化锌基光电化学免疫传感器，将含有甲胎蛋白抗原的样品固定至制备好的BSA/Ab/CHL-ZnO电极上，检测其光电流变化值，带入所得方程，从而达到检测甲胎蛋白浓度的目的，属于分析化学和纳米材料领域。

背景技术

光电化学型免疫传感器是一种利用光生电流或光生电压相关的待测物质浓度变化进行分析的新技术。其中，氧化锌作为一种非常重要的无机功能材料，具有良好的光电性能，以及无毒、化学稳定、生物相容性好等优点，可以广泛应用于光电化学生物传感技术。纯的氧化锌由于本身禁带宽度大，只能吸收紫外光，而天然色素对可见光具有良好的吸收，且生物相容性好，容易提取。

近年来，纳米材料在光电化学生物传感器领域的研究也越来越多。纳米材料具备优异的物理、化学、电催化等性能，基于纳米材料的光电化学生物传感器体现出体积更小、速度更快、检测灵敏度更高等优异性能。而氧化锌作为一个重要的半导体陶瓷材料，具有许多有用的特性，如压电性、光吸收和发射、高电压-电流的非线性、对气体和化学制剂敏感和良好的催化活性。纯的氧化锌只能吸收紫外线，对可见光不灵敏，需使用增敏剂增敏。目前主要采用无机物（如贵金属、量子点）和有机物（大环化合物）对ZnO表面进行修饰，增强对可见光的吸收。但存在成本高、工艺复杂、生物相容性差等缺点，特别是有机物的合成过程往往会造成环境污染。而天然色素来源丰富，生物相容性好，容易提取，绿色环保。利用天然色素敏化作用不但可使ZnO受可见光照射而产生光电流，而且可使半导体电极自身不受激发，因而可避免因腐蚀、溶解而引起的消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于天然叶绿素敏化氧化锌基光电化学免疫传感器，以及用于甲胎蛋白检测的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种天然叶绿素敏化氧化锌基光电化学免疫传感器的构建方法，包括如下步骤：

1）对ITO玻璃进行清洗，然后采用旋涂法，将乙酸锌溶于乙醇形成溶液，将乙酸锌乙醇溶液平铺在干燥的ITO玻璃上，煅烧后在ITO表面形成种子层；2）配制由六水合硝酸锌，六次甲基四胺，聚乙烯亚胺组成的水溶液，然后加入氨水，并用纯净水制成ZnO纳米阵列结构生长液；3）将上述步骤1）制得的表面负载有ZnO种子层的ITO玻璃浸入到步骤2）制得的ZnO纳米阵列生长液中，在85 ℃下反应4 h，并在450 ℃下煅烧后制得ZnO纳米材料，将ZnO纳米材料上的多余ZnO刮去后即得ZnO电极；4）采摘并清洗绿黄葛树叶，除去叶脉，风干，将其剪碎后加入二氧化硅研磨以防止叶绿素被破坏，加入乙醇浸泡，过滤即得叶绿素提取液，浓缩叶绿素获得叶绿素浓缩液，将步骤3）制备好的ZnO电极放入装有叶绿素浓缩液的烧杯中浸泡，浸泡后取出并用乙醇清洗以去除黏附物，干燥后得到天然叶绿素增敏ZnO纳米材料（CHL-ZnO），将天然叶绿素增敏ZnO纳米材料上的多余ZnO刮掉后，即得CHL-ZnO电极；5）将甲胎蛋白抗体（Ab）引入到步骤4）获得的CHL-ZnO电极上：取10 µL 100 µg/mL 甲胎蛋白抗体（Ab）滴加到CHL-ZnO电极上，并于37 ℃ 孵化，用纯净水漂洗数次后获得Ab/CHL-ZnO电极；6）取15 µL 1 wt % 牛血清蛋白（BSA）封闭液滴加至步骤5）制得的Ab/CHL-ZnO电极上，并于37 ℃ 孵化以封闭非特异性结合位点，纯净水漂洗后，得到的电极（BSA/Ab/CHL-ZnO）作为光电化学免疫传感器。