[发明专利]一种电化学发光纸芯片的制备及其在硫化氢检测中的应用

摘要

本发明公开了一种电化学发光纸芯片的制备方法及所述的电化学发光传感器测定MCF‑7中信号分子硫化氢含量的方法。利用蜡打印技术在纸上制备疏水区域、半疏水区、亲水区域以及中空通道，通过激光切割机切割中空通道，配置合适的油墨，在纸上印制相应的参比电极和工作电极，再对工作区域进行功能化以及前处理区储备液的滴加，进而癌细胞的固定；将制备好的纸芯片进行折叠，构成三电极体系，在反应区域滴加电解质溶液，连接电化学工作站，实现了癌细胞中低含量的信号分子的高灵敏检测。

主权项

一种电化学发光纸芯片在硫化氢检测中的应用，其特征是包括以下步骤：1.1在计算机上设计中空通道纸芯片的疏水蜡打印图案；所设计中空通道纸芯片的疏水蜡打印图案所用的软件为Adobe illustrator CS4，蜡打印图案包括三个颜色区域，白色区域，灰色区域和黑色区域，白色区域四分色所占比例均为0％；灰色区域四分色所占比例依次为：蓝绿色0％，洋红色0％，黄色50‑60％，黑色0％；黑色区域四分色所占比例依次为：蓝绿色0％，洋红色0％，黄色0％，黑色100％；1.2通过蜡打印机将步骤1.1中设计的纸芯片打印上疏水图案；所用的蜡打印机是富士施乐蜡打印机；所用的纸芯片为普通滤纸或者色谱纸；1.3将步骤1.2中得到的纸芯片于60‑150℃下加热1‑2分钟，使蜡融化，形成疏水层；1.4将步骤1.3中得到的纸芯片放于激光切割机上，将中间纸芯片上亲水区域切掉，形成样品液体流动的中空通道；1.5在计算机上设计与步骤1.1中设定的疏水蜡打印图案相互匹配的三电极，包括工作电极，参比电极以及对电极；1.6采用丝网印刷技术，将步骤1.4所制备的纸芯片上印上三电极；所述的丝网印刷技术印刷的工作电极为碳印刷电极，对电极为碳电极，参比电极为Ag/AgCl电极；1.7在工作电极上生长三维石墨烯和Au@Pd合金纳米粒子(3D‑GN‑Au@Pd‑PWE)，实现工作电极的功能化；所述的实现工作电极功能化的具体工艺如下：首先先合成Au纳米粒子的种子：量取80mL去离子水于三口烧瓶中，加热至96℃并保持1min，之后加入2.8mL 1％柠檬酸钠，继续搅拌15min，自然冷却到室温即可；取15μL的所得到的Au纳米粒子，滴加到裸露的纸芯片的工作区域，室温下干燥1h即可；合成三维氧化石墨烯：0.75g石墨粉加入到100mL体积比为9:1的H2SO4/H3PO4混合溶液中，室温下搅拌，随后加入4.5g KMnO4加热到50℃，回流12h，随后冷却到室温，将混合物加入到300mL含4mL H2O2的冰水混合物中，随后离心，去除未反应的石墨，将产物于60℃真空干燥，随后将合成的三维氧化石墨烯溶解在超纯水中，形成0.5mg·mL‑1的单层三维氧化石墨烯片；合成3D‑GN‑Au@Pd‑PWE：将生长有Au纳米粒子的纸芯片，放于含有10mL 0.5mg·mL‑1三维氧化石墨烯，100mM HAuCl4，100mM H2PdCl4，20μL的聚乙二醇的混合溶液中，超声1h，随后将混合溶液放于高压釜中，190℃下加热8‑10h，最后将纸芯片取出，冰冻干燥即可；1.8将石墨烯量子点(GQDs)，适配体链(Apt)及癌细胞固定在亲水区域，随后用牛血清白蛋白(BSA)封锁活性位点；所述的将GQDs，适配体链及癌细胞固定在亲水区域，随后用牛血清白蛋白封锁活性位点，具体步骤如下：首先合成GQDs：称取2g柠檬酸放于5mL烧杯中，使用电热套加热到200℃，溶液颜色将由无色，转变为浅黄色，再转变为橙色，继续加热30min即可得到GQDs；固定GQDs、Apt及癌细胞：将10μL GQDs，10μL Apt及10μL不同浓度的MCF‑7癌细胞依次固定在经GQDs和3D‑GN‑Au@Pd修饰过的纸芯片工作电极上，得到MCF‑7‑Apt‑GQDs‑3D‑GN‑Au@Pd‑PWE，最后加入10μL BSA以封锁活性位点；1.9在步骤1.8所得的纸芯片前处理区埋伏上储备液；1.10将步骤1.9所得的纸芯片折叠，滴加电解质溶液，并将纸芯片与电化学工作站相连，准备样品的测定；所述样品测定步骤为：滴加含有20μL 0.01‑1M K2S2O8，0.1‑10μM Cu2+的0.1M的PBS缓冲溶液，并将纸芯片与电化学工作站相连，准备样品的测定，绘制电化学发光强度与癌细胞浓度的标准曲线；而后固定其它条件不变，仅改变电解质溶液和前处理区所加样品，即前处理区为空白前处理区，电解质溶液为外加不同浓度的Na2S后的电解质溶液，绘制电化学发光强度与Na2S浓度的标准曲线；通过比较两个标准曲线，实现MCF‑7内H2S的检测。