[发明专利]一种便携式热敏纸基生物传感芯片的制备方法

摘要

本发明公开了一种便携式热敏纸基生物传感芯片的制备方法，包括以下步骤：以色谱纸作为纸基底‑采用电沉积技术制备聚苯胺功能化的纸电极‑合成MnO₂纳米粒子和Ag纳米粒子的复合热敏材料‑构建热敏纸基生物传感芯片。本发明的特点在于选用聚苯胺功能化的纸电极作为传感器基底，联合使用MnO₂纳米粒子和Ag纳米粒子的复合热敏材料，实现了无需大型仪器设备即可完成目标抗原便携式、高灵敏检测的重大突破，为新型传感芯片的研发提供了新方向。

主权项

1.一种便携式热敏纸基生物传感芯片的制备方法，其特征在于该方法的制备步骤如下：/n（1）选用色谱纸作为纸基底，利用AI软件，于纸基底上设计亲疏水图案，将纸片裁剪为A4纸大小；/n（2）利用蜡打印机，于步骤（1）所得纸基底表面打印亲疏水图案，其中，黑色部分是疏水区，白色部分是亲水区；/n所述亲疏水图案，其特征是：疏水图案宽为9 mm，长度为12 mm，亲水图案宽为6 mm，长度为9 mm；/n（3）将步骤（2）所得纸基底，放于120 °C烘箱中，加热2 min，使纸基底表面蜡融化，于纸片上下表面间形成疏水墙；/n（4）采用丝网印刷技术，于步骤（3）所得纸基底上的亲水区域印刷一层导电碳浆，制备得到碳功能化纸电极；利用切纸刀，将碳功能化纸电极进行裁剪，裁剪为宽度为9 mm，长度为12 mm的碳功能化纸电极；/n（5）于步骤（4）所得碳功能化纸电极表面，电沉积聚苯胺纳米材料，制备聚苯胺功能化的纸电极；/n所述聚苯胺功能化的纸电极的制备，包括以下步骤：以步骤（4）所得的碳功能化纸电极为工作电极，于浓度为0.05 M的硫酸溶液和浓度为0.1 M的苯胺混合液中，在0.8 V电位下，室温下电沉积3 min，而后，采用循环伏安技术，在-0.3 V到1.0 V电位区间内，以0.15 V/s的速度，电沉积聚苯胺60 s，制备得到聚苯胺功能化的纸电极，最后，将聚苯胺功能化的纸电极室温下干燥；/n（6）以步骤（5）所制备的聚苯胺功能化的纸电极为传感器基底，构建热敏纸基生物传感芯片；/n所述热敏纸基生物传感芯片的构建，包括以下步骤：首先，合成MnO₂纳米粒子和Ag纳米粒子的复合热敏材料，定义为MnO₂@Ag：称取0.25 g的高锰酸钾粉末，溶解在125 mL的水中，室温下搅拌1 h，而后向上述溶液中加入2.5 mL的油酸溶液，将溶液混合均匀，室温下反应24 h，即可得到MnO₂纳米粒子，将得到的MnO₂纳米粒子离心，依次用乙醇和二次水清洗离心得到的沉淀，即可得到干净的MnO₂纳米粒子，将MnO₂纳米粒子60 °C下真空干燥12 h；称取40mg的MnO₂纳米粒子放于圆底烧瓶中，向圆底烧瓶中加入100微升的3-氨丙基三乙氧基硅烷以及20 mL的甲苯溶液，将圆底烧瓶放于120 °C油浴锅内，氮气氛围中回流反应10 h，获得氨基功能化的MnO₂纳米粒子，将氨基功能化的MnO₂纳米粒子用甲苯溶液清洗三次，于60 °C真空干燥箱中干燥12 h；随后，称取20 mg的氨基功能化的MnO₂纳米粒子，加入到100 mL圆底烧瓶中，向圆底烧瓶中加入15 mL的乙二醇溶液，在大力搅拌下将溶液加热到140 °C，而后，向圆底烧瓶中加入15 mL含有0.1 g的硝酸银以及3.5 g的聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液，同时，将反应溶液升温到160 °C，反应50 min，完成MnO₂@Ag复合热敏材料的制备；其次，制备信号抗体标记的MnO₂@Ag复合热敏材料：移取20微升浓度为20 μg mL^-1的信号抗体溶液，加入到2 mL的MnO₂@Ag复合热敏材料中，室温下震荡反应24 h，完成信号抗体标记的MnO₂@Ag复合热敏材料的制备；紧接着，制备热敏纸基生物传感芯片：于聚苯胺功能化的纸电极表面，滴加50微升的体积浓度为2.5%的戊二醛溶液，室温下反应40 min，随后用二次水冲洗纸电极表面，再次将纸电极室温下干燥，而后，向纸电极表面滴加100微升浓度为20 μgmL^-1的包被抗体溶液，室温下反应2 h，二次水冲洗电极表面后，室温下干燥纸电极，随后，采用100微升，质量分数为1%的牛血清白蛋白封锁电极表面残留的活性位点，而后将100微升的不同浓度的癌胚抗原滴加到电极表面，室温下孵化2 h，随后二次水冲洗纸电极表面，室温下干燥，最后，移取100微升的信号抗体标记的MnO₂@Ag复合热敏材料滴加到纸电极表面，室温下孵化40 min后，再次用二次水冲洗纸电极表面，完成热敏纸基生物传感芯片的构建；/n（7）测定步骤（6）所得纸电极表面温度，完成癌胚抗原的检测；/n所述纸电极表面温度的测定，其特征是：先在纸电极表面加入80微升的质量分数为10%的过氧化氢溶液，反应3 min后，将温度计探头插入到纸电极表面溶液中，读取和记录纸电极表面的实时温度，绘制癌胚抗原与温度间的响应曲线。/n