本發(fā)明涉及一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器的制備方法及應(yīng)用。具體是將具有高的光電轉(zhuǎn)換效率的CdS@SnS2@MWCNTs修飾于導(dǎo)電玻璃表面為光活性基底材料，制備無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)對胰島素抗原的簡單、高靈敏檢測。屬于新型功能材料與生物傳感檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
胰島素在人體新陳代謝中扮演著十分重要的角色，它與人體內(nèi)葡萄糖水平高低息息相關(guān)。胰島素的分泌調(diào)控不當(dāng)可導(dǎo)致一些代謝性疾病，例如糖尿病、高血糖等。因此，靈敏檢測血液中胰島素的含量對疾病的早期診斷和治療監(jiān)測具有重要的意義。光致電化學(xué)檢測是生物分析中一種新興的檢測方法。光致電化學(xué)檢測過程中，光為激發(fā)信號(hào)，隨之產(chǎn)生的光電流為檢測信號(hào)。由于激發(fā)信號(hào)和檢測信號(hào)的完全分離使得背景信號(hào)的降低，光致電化學(xué)具有比傳統(tǒng)的電化學(xué)方法更高的靈敏度。因此，將免疫分析技術(shù)與光電檢測技術(shù)結(jié)合，能夠大大提高被測物檢測的靈敏度，實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測。此外，與熒光、化學(xué)發(fā)光等光學(xué)檢測方法復(fù)雜、昂貴的光學(xué)檢測裝置和復(fù)雜的影像識(shí)別軟件對比，光致電化學(xué)檢測裝置具有簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
SnS2是一種禁帶寬度約為2.2 eV的 n型半導(dǎo)體納米材料，擁有價(jià)格低廉，良好的穩(wěn)定性，無污染等優(yōu)勢。近幾年來，SnS2已被廣泛應(yīng)用于光催化產(chǎn)氫、鋰離子電池、光降解有機(jī)污染物等各個(gè)領(lǐng)域。然而，薄層結(jié)構(gòu)一定程度上限制了SnS2的光捕獲和激發(fā)能力，對其在光學(xué)設(shè)備的應(yīng)用產(chǎn)生一定程度的影響。考慮到以上因素，將SnS2薄片與其他半導(dǎo)體納米材料復(fù)合可極大改善其自身限制，增強(qiáng)光電轉(zhuǎn)換效率。因此，CdS作為一種理想的敏化材料被引入到材料的設(shè)計(jì)合成中。兩種金屬硫化物具有匹配能帶結(jié)構(gòu)，有效地促進(jìn)了光生電荷的分離，且CdS的原位生成拓寬了可見光的吸收，提高了該材料的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。此外， MWCNTs作為碳骨架用于負(fù)載小尺寸 SnS2薄片，促進(jìn)了電子的遷移速度，進(jìn)一步提高了光生電荷的分離效率。本發(fā)明以CdS@SnS2@MWCNTs為光活性基底材料，以胰島素抗原為檢測目標(biāo)，利用抗原抗體的特異性識(shí)別，制備無標(biāo)記型光電免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)對胰島素抗原的高靈敏檢測。此外，該傳感器也可應(yīng)用于其他蛋白質(zhì)分子的高靈敏檢測。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一是提供一種制備高光電轉(zhuǎn)換效率的CdS@SnS2@MWCNTs復(fù)合材料的簡便方法；
本發(fā)明的目的之二將所制備CdS@SnS2@MWCNTs作為光活性基底材料應(yīng)用于光電免疫傳感器的制備；
本發(fā)明的目的之三是將該光電免疫傳感器應(yīng)用于胰島素抗原的高靈敏檢測。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
1.1. 一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器的制備方法
（1）ITO 電極的預(yù)處理：將ITO導(dǎo)電玻璃切割至1.0 cm × 2.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈桑?/p>
（2）滴加5~7 μL、2~5 mg/mL CdS@SnS2@MWCNTs溶液于電極表面，室溫條件下晾干；
（3）將電極于3 mmol/L 巰基乙酸溶液中浸潤0.5~1.5 h，室溫條件下晾干，超純水沖洗；
（4）滴加2~4 μL、含0.01 mol/L 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽溶液EDC、0.002 mol/L N-羥基琥珀酰亞胺溶液的混合溶液于電極表面，繼續(xù)滴加5~7 μL、1~3 μg/mL的胰島素捕獲抗體，4℃冰箱中晾干，超純水沖洗；
（5）滴加5~7 μL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 ~ 2.0%的牛血清白蛋白溶液于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4℃冰箱中晾干；
（6）用超純水清洗，晾至濕潤狀態(tài)，將5~7 μL、0.1 pg/mL ~ 5 ng/mL不同濃度的胰島素抗原溶液滴涂于電極表面，使其與胰島素捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4℃冰箱中孵化1 h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的胰島素抗原，室溫下晾干，制得一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器。
2. CdS@SnS2@MWCNTs的制備
（1）SnS2@MWCNTs的制備
將30~50 mg MWCNTs 溶解于30 mL超純水中，超聲4 h，3~6 mmol SnCl4·5H2O加入到上述溶液中，攪拌4 h后，10~15 mmol 硫代乙酰胺加入到上述溶液中，攪拌30 min，將此混合溶液轉(zhuǎn)移至50 mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，160℃條件下保持8~12 h，冷卻至室溫，離心分離，用超純水和無水乙醇洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得SnS2@MWCNTs復(fù)合材料；
（2）CdS@SnS2@MWCNTs的制備
向30~70 mL 1.0 ×10-2 mol/L CdCl2溶液中通氮?dú)?0 min，去除溶液中的氧氣，隨后，60 mg SnS2@MWCNTs粉末加入到上述溶液中，氮?dú)夥諊拢?00℃回流30 min，冷卻至室溫，離心分離，用超純水洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得CdS@SnS2@MWCNTs復(fù)合材料。
3. 胰島素抗原的檢測方法
（1）采用三電極體系進(jìn)行測定，所制備的光電免疫傳感器為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對電極，利用光電化學(xué)工作站進(jìn)行檢測，光電檢測采用i-t測試手段，偏壓設(shè)置為0 V，光源為430 nm，每隔20 s進(jìn)行開關(guān)燈；
（2）在15 mL、pH 7.0的含0.2 mol/L抗壞血酸的磷酸鹽緩沖溶液中，通過光電化學(xué)工作站檢測0.1 pg/mL ~ 5 ng/mL一系列不同濃度的胰島素抗原標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過記錄開關(guān)燈前后產(chǎn)生的不同光電流信號(hào)，繪制工作曲線；
（3）將待測樣品溶液代替胰島素抗原標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測，檢測的結(jié)果可通過工作曲線的查得。
本發(fā)明的有益成果
（1）本發(fā)明以CdS@SnS2@MWCNTs為光電活性基底材料，具有良好匹配能帶結(jié)構(gòu)的兩種金屬硫化物，有效地促進(jìn)了SnS2自身光生電荷的分離，且CdS的原位生成拓寬了可見光的吸收，提高了該材料的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。此外， 碳骨架MWCNTs的引入促進(jìn)了電子的遷移速度，更進(jìn)一步提升了材料光電性能，增加了傳感器的靈敏度；
（2）本發(fā)明基于CdS@SnS2@MWCNTs復(fù)合材料制備一種無標(biāo)記型光電免疫傳感器用于胰島素抗原的檢測，操作簡單，具有良好的穩(wěn)定性和選擇性，信號(hào)響應(yīng)范圍寬，實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測，所測得線性范圍為0.1 pg/mL ~ 5 ng/mL，檢測限為0.03 pg/mL。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器的制備方法
（1）ITO 電極的預(yù)處理：將ITO導(dǎo)電玻璃切割至1.0 cm × 2.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈桑?/p>
（2）滴加5 μL、2 mg/mL CdS@SnS2@MWCNTs溶液于電極表面，室溫條件下晾干；
（3）將電極于3 mmol/L 巰基乙酸溶液中浸潤1.5 h，室溫條件下晾干，超純水沖洗；
（4）滴加2 μL、含0.01 mol/L 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽溶液EDC、0.002 mol/L N-羥基琥珀酰亞胺溶液的混合溶液于電極表面，繼續(xù)滴加5 μL、3 μg/mL的胰島素捕獲抗體，4℃冰箱中晾干，超純水沖洗；
（5）滴加5 μL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %的牛血清白蛋白溶液于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4℃冰箱中晾干；
（6）用超純水清洗，晾至濕潤狀態(tài)，將5 μL、0.1 pg/mL ~ 5 ng/mL不同濃度的胰島素抗原溶液滴涂于電極表面，使其與胰島素捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4℃冰箱中孵化1 h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的胰島素抗原，室溫下晾干，制得一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器。
實(shí)施例2一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器的制備方法
（1）ITO 電極的預(yù)處理：將ITO導(dǎo)電玻璃切割至1.0 cm × 2.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈桑?/p>
（2）滴加6 μL、4 mg/mL CdS@SnS2@MWCNTs溶液于電極表面，室溫條件下晾干；
（3）將電極于3 mmol/L 巰基乙酸溶液中浸潤0.5 h，室溫條件下晾干，超純水沖洗；
（4）滴加3 μL、含0.01 mol/L 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽溶液EDC、0.002 mol/L N-羥基琥珀酰亞胺溶液的混合溶液于電極表面，繼續(xù)滴加6 μL、1 μg/mL的胰島素捕獲抗體，4℃冰箱中晾干，超純水沖洗；
（5）滴加6 μL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0 %的牛血清白蛋白溶液于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4℃冰箱中晾干；
（6）用超純水清洗，晾至濕潤狀態(tài)，將6 μL、0.1 pg/mL ~ 5 ng/mL不同濃度的胰島素抗原溶液滴涂于電極表面，使其與胰島素捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4℃冰箱中孵化1 h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的胰島素抗原，室溫下晾干，制得一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器。
實(shí)施例3一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器的制備方法
（1）ITO 電極的預(yù)處理：將ITO導(dǎo)電玻璃切割至1.0 cm × 2.5 cm大小，依次用洗潔精、丙酮、乙醇和超純水超聲清洗30 min，用氮?dú)獯蹈桑?/p>
（2）滴加7 μL、5 mg/mL CdS@SnS2@MWCNTs溶液于電極表面，室溫條件下晾干；
（3）將電極于3 mmol/L 巰基乙酸溶液中浸潤1.0 h，室溫條件下晾干，超純水沖洗；
（4）滴加4 μL、含0.01 mol/L 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽溶液EDC、0.002 mol/L N-羥基琥珀酰亞胺溶液的混合溶液于電極表面，繼續(xù)滴加7 μL、2 μg/mL的胰島素捕獲抗體，4℃冰箱中晾干，超純水沖洗；
（5）滴加6 μL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0 %的牛血清白蛋白溶液于電極表面，以封閉電極表面上非特異性活性位點(diǎn)，4℃冰箱中晾干；
（6）用超純水清洗，晾至濕潤狀態(tài)，將7 μL、0.1 pg/mL ~ 5 ng/mL不同濃度的胰島素抗原溶液滴涂于電極表面，使其與胰島素捕獲抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，4℃冰箱中孵化1 h，用超純水沖洗以除去未結(jié)合的胰島素抗原，室溫下晾干，制得一種基于CdS@SnS2@MWCNTs無標(biāo)記型胰島素光電免疫傳感器。
實(shí)施例4 CdS@SnS2@MWCNTs的制備
（1）SnS2@MWCNTs的制備
將30 mg MWCNTs 溶解于30 mL超純水中，超聲4 h，3 mmol SnCl4·5H2O加入到上述溶液中，攪拌4 h后， 15 mmol 硫代乙酰胺加入到上述溶液中，攪拌30 min，將此混合溶液轉(zhuǎn)移至50 mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，160℃條件下保持12 h，冷卻至室溫，離心分離，用超純水和無水乙醇洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得SnS2@MWCNTs復(fù)合材料；
（2）CdS@SnS2@MWCNTs的制備
向50 mL 1.0 ×10-2 mol/L CdCl2溶液中通氮?dú)?0 min，去除溶液中的氧氣，隨后， 60 mg SnS2@MWCNTs粉末加入到上述溶液中，氮?dú)夥諊拢?00℃回流30 min，冷卻至室溫，離心分離，用超純水洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得CdS@SnS2@MWCNTs復(fù)合材料。
實(shí)施例5 CdS@SnS2@MWCNTs的制備
（1）SnS2@MWCNTs的制備
將40 mg MWCNTs 溶解于30 mL超純水中，超聲4 h，4 mmol SnCl4·5H2O加入到上述溶液中，攪拌4 h后，10 mmol 硫代乙酰胺加入到上述溶液中，攪拌30 min，將此混合溶液轉(zhuǎn)移至50 mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，160℃條件下保持10 h，冷卻至室溫，離心分離，用超純水和無水乙醇洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得SnS2@MWCNTs復(fù)合材料；
（2）CdS@SnS2@MWCNTs的制備
向30 mL 1.0 ×10-2 mol/L CdCl2溶液中通氮?dú)?0 min，去除溶液中的氧氣，隨后， 60 mg SnS2@ MWCNTs粉末加入到上述溶液中，氮?dú)夥諊拢?00℃回流30 min，冷卻至室溫，離心分離，用超純水洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得CdS@SnS2@MWCNTs復(fù)合材料。
實(shí)施例6 CdS@SnS2@MWCNTs的制備
（1）SnS2@MWCNTs的制備
將50 mg MWCNTs 溶解于30 mL超純水中，超聲4 h，6 mmol SnCl4·5H2O加入到上述溶液中，攪拌4 h后，12 mmol 硫代乙酰胺加入到上述溶液中，攪拌30 min，將此混合溶液轉(zhuǎn)移至50 mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，160℃條件下保持8 h，冷卻至室溫，離心分離，用超純水和無水乙醇洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得SnS2@MWCNTs復(fù)合材料；
（2）CdS@SnS2@MWCNTs的制備
向70 mL 1.0 ×10-2 mol/L CdCl2溶液中通氮?dú)?0 min，去除溶液中的氧氣，隨后， 60 mg SnS2@MWCNTs粉末加入到上述溶液中，氮?dú)夥諊拢?00℃回流30 min，冷卻至室溫，離心分離，用超純水洗滌3次，于真空干燥箱中50℃干燥12 h，制得CdS@SnS2@MWCNTs復(fù)合材料。
實(shí)施例7胰島素抗原的檢測方法
（1）采用三電極體系進(jìn)行測定，所制備的光電免疫傳感器為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對電極，利用光電化學(xué)工作站進(jìn)行檢測，光電檢測采用i-t測試手段，偏壓設(shè)置為0 V，光源為430 nm，每隔20 s進(jìn)行開關(guān)燈；
（2）在15 mL、pH 7.0的含0.2 mol/L抗壞血酸的磷酸鹽緩沖溶液中，通過光電化學(xué)工作站檢測0.1 pg/mL ~ 5 ng/mL一系列不同濃度的胰島素抗原標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過記錄開關(guān)燈前后產(chǎn)生的不同光電流信號(hào)，繪制工作曲線；
（3）將待測樣品溶液代替胰島素抗原標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測，檢測的結(jié)果可通過工作曲線的查得。