一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器的制備及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器的制備方法及其應(yīng)用，該傳感器用于的生物組織DNA的檢測，屬于生物傳感檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]縱觀適配體傳感器的發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)課題組對于DNA傳感器的研究主要集中在短鏈DNA(20?60bp)，同時這些DNA大多是根據(jù)需要，事先根據(jù)一定的規(guī)則進行設(shè)計，而后由生物公司代工合成，實為為了研究而研究，同時DNA片段并非實際存在，實際應(yīng)用價值不大，若要使DNA生物傳感器的研究有推廣到實際的可能，則被檢測的DNA判斷首先是真實存在的，這就需要從實際問題中找尋需要檢測、識別的DNA，后根據(jù)需要，設(shè)計可以對其進行檢測的傳感器及檢測方案，并將其識別率、檢測限提高，穩(wěn)定性、重現(xiàn)性提高，使之科研上可行，而后才可應(yīng)用于實踐。
[0003]鑒于此，本專利將利用ZnO-NCQDs納米復(fù)合材料的信號放大作用，利用體系中光致電信號的強度變化來對真實生物細胞經(jīng)培養(yǎng)后抽提的DNA目標片段進行檢測，并將所研制的光電生物傳感器進一步推廣到實際應(yīng)用中，該方法具有成本低、靈敏度高、特異性好、檢測快速等優(yōu)點，而且制備過程較為簡單，大大克服了目前DNA檢測方法局限于純生物領(lǐng)域的弊端，有效拓展了 DNA檢測方法的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一是基于賴氨酸對DNA的生物特異親和性及ZnO-NCQDs納米復(fù)合材料，制備了一種具備特異性，超靈敏的光電生物傳感器；
本發(fā)明的目的之二是將該傳感器用于實體組織抽提DNA的檢測。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
1.一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器的制備步驟
(1)將1.0cmX2.5 cm的長方形ITO導(dǎo)電玻璃依次用丙酮、超純水、乙醇超聲清洗30min，純氮吹干，將其作為工作電極，鉑絲為對電極，參比電極為飽和甘汞電極；
(2)在ITO電極表面上，生長一層ZnO納米棒；
ZnO納米棒的制備
將(I)制得的ITO導(dǎo)電玻璃的1/2浸入膠質(zhì)溶液中，取出后在紅外燈下烤干，此過程重復(fù)I?5次，再將處理過的ITO導(dǎo)電玻璃置于馬弗爐，在250?300 °C下煅燒5?15 min，取出冷卻至室溫，冷卻后的ITO導(dǎo)電玻璃放在含有0.1 mo I硝酸鋅和0.1 mo I六次甲基四胺混合溶液的反應(yīng)釜中，置于鼓風(fēng)干燥箱，在80?120 °C下生長3?5 h，制得ZnO納米棒；
膠質(zhì)溶液，是取0.5?I mol醋酸鋅和乙醇胺放入25 mL容量瓶中，用2-甲氧基乙醇定容，得到醋酸鋅和乙醇胺均為等摩爾的溶液，將該溶液在60 0C下攪拌加熱20?40 min，制得穩(wěn)定的膠質(zhì)溶液；
(3)滴涂5?18pL NCQDs溶液到(2)修飾的工作電極表面，在90?110 °C下加熱10?20min；
NCQDs溶液的制備
將黃色固體溶于20?40 mL水中，在8000 r/min下離心10?20 min，取上清液，置于冰箱冷凍至無液體，將冰凍的固體置于冷凍干燥機中冷凍干燥12?24 h，得到黃褐色絮狀固體，加入80?100 ml超純水，超聲15?30 min，制得NCQDs溶液；
黃色固體，是取2?4 g二乙烯三胺五乙酸放入盛有20?30 mL超純水的燒杯中，攪拌，加熱直至蒸干，制得黃色固體；
(4)繼續(xù)滴涂10?20仙、5?50yg/mL的miRNA-101的上游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干；
(5)繼續(xù)滴涂10?20uL、5?50 yg/mL的miRNA-101的下游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干，制得一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器。
[0006]2.miRNA-101 的檢測步驟
(1)使用電化學(xué)工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，所制備的ZnO-NCQDs DNA光電傳感器為工作電極，在10?50 mL、pH 7?9的I3BS,
0.1-0.3 mmol/L的抗壞血酸緩沖溶液中進行測試；
(2)用時間-電流法對miRNA-101標準溶液進行檢測，輸入電壓為0.1V，取樣間隔20s，取樣時間20 S，運行時間540 S，光源選擇430 nm，記錄電流變化，繪制工作曲線；
(3)將待測樣品代替miRNA-101標準溶液，按照工作曲線的繪制方法進行測定。
[0007]本發(fā)明的成果:
(I)發(fā)明使用ZnO做為光電信標物質(zhì)之一，拓展了ZnO的使用范疇，同時利用NCQDs顯著的量子尺寸效應(yīng)及小的粒子尺寸，增強本發(fā)明所述傳感器的光電性能。
[0008](2)本發(fā)明所檢測DNA均從實際生物組織中提取，具有一定的實用價值。
[0009]【具體實施方式】:
為進一步說明，結(jié)合一下實施例具體說明:
實施例1一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器的制備
(1)將1.0cmX2.5 cm的長方形ITO導(dǎo)電玻璃依次用丙酮、超純水、乙醇超聲清洗30min，純氮吹干，將其作為工作電極，鉑絲為對電極，參比電極為飽和甘汞電極；
(2)在ITO電極表面上，生長一層ZnO納米棒；
(3)滴涂5uL NCQDs溶液到(2)修飾的工作電極表面，在90 °C下加熱10 min；
(4)繼續(xù)滴涂10仙、5ug/mL的miRNA-101的上游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干；
(5)繼續(xù)滴涂10仙、5ug/mL的miRNA-101的下游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干，制得一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器。
[0010]實施例2—種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器的制備
(1)將1.0cmX2.5 cm的長方形ITO導(dǎo)電玻璃依次用丙酮、超純水、乙醇超聲清洗30min，純氮吹干，將其作為工作電極，鉑絲為對電極，參比電極為飽和甘汞電極；
(2)在ITO電極表面上，生長一層ZnO納米棒；
(3)滴涂10uL NCQDs溶液到(2)修飾的工作電極表面，在100 °C下加熱15 min；
(4)繼續(xù)滴涂15仙、20ug/mL的miRNA-101的上游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干；
(5)繼續(xù)滴涂15仙、20 ug/mL的miRNA-101的下游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干，制得一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器。
[0011]實施例3—種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器的制備
(1)將1.0cmX2.5 cm的長方形ITO導(dǎo)電玻璃依次用丙酮、超純水、乙醇超聲清洗30min，純氮吹干，將其作為工作電極，鉑絲為對電極，參比電極為飽和甘汞電極；
(2)在ITO電極表面上，生長一層ZnO納米棒；
(3)滴涂18uL NCQDs溶液到(2)修飾的工作電極表面，在110 °C下加熱20 min；
(4)繼續(xù)滴涂20仙、50ug/mL的miRNA-101的上游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干；
(5)繼續(xù)滴涂20仙、50ug/mL的miRNA-101的下游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干，制得一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器。
[0012]實施例4 ZnO納米棒的制備
將空白的ITO導(dǎo)電玻璃的1/2浸入膠質(zhì)溶液中，取出后在紅外燈下烤干，此過程重復(fù)3次，再將處理過的ITO導(dǎo)電玻璃置于馬弗爐，在300 °C下煅燒10 min，取出冷卻至室溫，冷卻后的ITO導(dǎo)電玻璃放在含有0.1 mo I硝酸鋅和0.1 mo I六次甲基四胺混合溶液的反應(yīng)釜中，置于鼓風(fēng)干燥箱，在100 °C下生長4 h，制得ZnO納米棒；
膠質(zhì)溶液，是取0.75 mol醋酸鋅和乙醇胺放入25 mL容量瓶中，用2-甲氧基乙醇定容，得到醋酸鋅和乙醇胺均為等摩爾的溶液，將該溶液在60 °C下攪拌加熱30 min，制得穩(wěn)定的膠質(zhì)溶液。
[0013]實施例5NCQDs溶液的制備
將黃色固體溶于30 mL水中，在8000 r/min下離心15min，取上清液，置于冰箱冷凍至無液體，將冰凍的固體置于冷凍干燥機中冷凍干燥12 h，得到黃褐色絮狀固體，加入90 ml超純水，超聲20 min，制得NCQDs溶液；
黃色固體，是取3 g二乙烯三胺五乙酸放入盛有25 mL超純水的燒杯中，攪拌，加熱直至蒸干，制得黃色固體。
[0014]實施例6 miRNA-101的檢測
(1)使用電化學(xué)工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，所制備的ZnO-NCQDs DNA光電傳感器為工作電極，在25 mL、pH 7.4的1^5，0.1mmol/L的抗壞血酸緩沖溶液中進行測試；
(2)用時間-電流法對miRNA-101標準溶液進行檢測，輸入電壓為0.1V，取樣間隔20s，取樣時間20 S，運行時間540 S，光源選擇430 nm，記錄電流變化，繪制工作曲線；
(3)將待測樣品代替miRNA-101標準溶液，按照工作曲線的繪制方法進行測定；
(4)線性范圍為Ifmol/L -25 nmol/L，檢測限為0.5 fmol/L。
【主權(quán)項】
1.一種ZnO-NCQDsDNA光電傳感器的制備方法，其特征包括以下步驟: (1)將1.0cmX2.5 cm的長方形ITO導(dǎo)電玻璃依次用丙酮、超純水、乙醇超聲清洗30min，純氮吹干，將其作為工作電極，鉑絲為對電極，參比電極為飽和甘汞電極； (2)在ITO電極表面上，生長一層ZnO納米棒； 所述ZnO納米棒的制備，步驟如下: 將(I)制得的ITO導(dǎo)電玻璃的1/2浸入膠質(zhì)溶液中，取出后在紅外燈下烤干，此過程重復(fù)I?5次，再將處理過的ITO導(dǎo)電玻璃置于馬弗爐，在250?300 °C下煅燒5?15 min，取出冷卻至室溫，冷卻后的ITO導(dǎo)電玻璃放在含有0.1 mo I硝酸鋅和0.1 mo I六次甲基四胺混合溶液的反應(yīng)釜中，置于鼓風(fēng)干燥箱，在80?120 °C下生長3~5 h，制得ZnO納米棒； 所述膠質(zhì)溶液，是取0.5?I mol醋酸鋅和乙醇胺放入25 mL容量瓶中，用2-甲氧基乙醇定容，得到醋酸鋅和乙醇胺均為等摩爾的溶液，將該溶液在60 0C下攪拌加熱20?40 min，制得穩(wěn)定的膠質(zhì)溶液； (3)滴涂5?18pL NCQDs溶液到(2)修飾的工作電極表面，在90?110 °C下加熱10?20min； 所述的NCQDs溶液的制備，步驟如下: 將黃色固體溶于20?40 mL水中，在8000 r/min下離心10?20 min，取上清液，置于冰箱冷凍至無液體，將冰凍的固體置于冷凍干燥機中冷凍干燥12?24 h，得到黃褐色絮狀固體，加入80?100 ml超純水，超聲15?30 min，制得NCQDs溶液； 所述黃色固體，是取2?4 g二乙烯三胺五乙酸放入盛有20?30 mL超純水的燒杯中，攪拌，加熱直至蒸干，制得黃色固體； (4)繼續(xù)滴涂10?20nL、5?50 yg/mL的miRNA-101的上游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干； (5)繼續(xù)滴涂10?20uL、5?50 yg/mL的miRNA-101的下游引物到工作電極表面，4 °(:冰箱中晾干，制得一種ZnO-NCQDs DNA光電傳感器。2.如權(quán)利要求1所述的制備方法制備的一種ZnO-NCQDsDNA光電傳感器，用于miRNA-.101的檢測，檢測步驟如下: (1)使用電化學(xué)工作站以三電極體系進行測試，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，所制備的ZnO-NCQDs DNA光電傳感器為工作電極，在10?50 mL、pH 7?9的I3BS,.0.1-0.3 mmol/L的抗壞血酸緩沖溶液中進行測試； (2)用時間-電流法對!^1?^-101標準溶液進行檢測，輸入電壓為0.1V，取樣間隔20s，取樣時間20 S，運行時間540 S，光源選擇430 nm，記錄電流變化，繪制工作曲線； (3)將待測樣品代替miRNA-101標準溶液，按照工作曲線的繪制方法進行測定。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種ZnO-NCQDs（氮摻雜碳量子點）納米復(fù)合材料光電生物傳感器的制備方法及其應(yīng)用，屬于生物傳感檢測技術(shù)領(lǐng)域?；赯nO-NCQDs納米復(fù)合材料作為光電信標物質(zhì)，NCQDs以其量子尺寸效應(yīng)、介電效應(yīng)及表面積效應(yīng)，增強了ZnO的光電性能，可實現(xiàn)對實體組織miRNA-101的定性、定量檢測，具有設(shè)備簡單、成本低、易于微型化和集成化的優(yōu)點，對于拓展光電傳感器對miRNA-101的檢測范圍具有重要的價值。
【IPC分類】G01N27/26
【公開號】CN105675679
【申請?zhí)枴緾N201610121485
【發(fā)明人】龐雪輝, 閆濤, 胡麗華, 吳丹, 張勇, 馬洪敏, 范大偉, 魏琴
【申請人】濟南大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月4日