一种电化学传感器的制备方法

一种电化学传感器的制备方法

本申请是申请号为2015106630080，申请日为2015年10月14日，发明创造名称为 “一种PSA智能检测系统及其传感器制备方法”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种前列腺特异抗原的检测系统，尤其涉及一种PSA智能检测系统及 其传感器制备方法，属于生物检测领域。

背景技术

前列腺特异抗原(prostatespecificantigen，PSA)是与前列腺癌相关的一种抗 原，属糖蛋白类物质，是公认的诊断前列腺癌的较好的肿瘤标志物。

现有技术评估前列腺癌风险的标准方法是，检测血液中的前列腺特异性抗原 (PSA)的水平。

但有临床数据证明，PSA前列腺癌筛查方法并不能减少被筛查人的前列腺癌相 关死亡率，反而造成过多的不必要的。造成这一问题的原因在于基于PSA水平的筛查方 法虽具有较高的灵敏度，但其特异性却不佳，因此当筛查对象从高危人拓展到一般人 时会导致较多的假阳性，从而产生过度甚至错误。因此，长时间追踪一名患者PSA 水平能够帮助医生更精确地评估该患者患前列腺癌的风险。

现有技术中有许多检测PSA水平的方法，但未实现高选择性的同时并且构建长期 监测系统。

中国专利CN101070345B公开了一种检测前列腺特异性抗原(PSA)的方法，利用了 该专利发明的抗前列腺特异抗原的单克隆抗体，即利用PSA包袱检测基质以竞争ELISA法检 测PSA，另一种方法是利用抗前列腺特异抗原的单克隆抗体的双抗体夹心法ELISA检测PSA， 单克隆抗体的PSA检测范围达0～2048ng/mL，该发明涉及到生物单克隆抗体，检测方法中对 抗体的特异性要求非常高，否则会出现大量假阳性的结果，另外对生物抗体保藏要求高，如 保存不当，在实际操作中会造成极大的误差。

中国专利CN101324576A公开了一种检测前列腺特异性抗原(PSA)的试剂盒，是以 前列腺特异性抗原PSA与G型免疫球蛋白功能区(IgGFc)融合蛋白作为标准品，克服了现有 技术中难以重组表达以及纯化与天然PSA接近的重组PSA的技术缺陷，大大降低了PSA检测 试剂盒的制造成本。但没有对检测的精确性、抗干扰等方面作出改进。

中国专利CN104374908A公开了一种检测前列腺特异性抗原(PSA)的生物传感器， 利用银离子取代羟基磷灰石中钙制备了一种免疫传感器，并应用于快速检测PSA，将PSA的 检测转化为银离子的检测，实现了较高的灵敏度。但该发明未提及系统追踪检测。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明制备一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智 能检测系统。

所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线 通讯模块，智能分析模块。

所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。

所述电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通 讯模块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估 患者患前列腺癌的风险。

所述电化学传感器的制备方法，如下：

(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬 浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳 米金有机悬浊液从5～15个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳 电极之间的距离为5-10cm，纺丝电压35-80kV，静电纺丝时间为3～15min，静电纺丝结束后， 得到的纺丝膜未完全覆盖玻碳电极。

其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为0.5～2％，优选0.8～1.8％，进一步优选 为1％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积百分比10～30wt％，优选为15～25wt％，进一步优 选为20wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:10～1:30，优选为1:15～1:25，进一步优选 为1:20。

(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水 (NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以5000～8000r/min的速度搅拌，温度保持在90～95℃， 反应结束后离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在60～ 75℃条件下真空干燥15～20h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备 成悬浊液。

所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:150～1:200， 优选1:160～1:190，进一步优选为1:180。

(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器 中放置10～48h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加8～15μL浓度0.001～10ng/mL的前 列腺特异性抗原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤 (2)所述纳米粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电 极。

(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。

在本发明的一个实施例中，纳米金可被纳米铂取代。

技术效果：

(1)本发明PSA智能检测系统通过长时间追踪筛查对象PSA水平，帮助医生更精确 地评估该筛查对象患前列腺癌的风险，以避免假阳性的检测结果，避免过度甚至错误 。

(2)通过静电纺丝方式附着在电极上的金属纳米粒子具有较好的导电性，其能够 结合前列腺特异性抗原(PSA)，大大提高了传感器的选择性。

(3)磁性纳米粒子对分析质进行分离和预富集，可以放大检测信号，从而提高免疫 传感器的灵敏度。

(4)本发明制备的电化学免疫传感器用于前列腺特异性抗原PSA的检测，响应时间 短，检测限低，线性范围宽，可以实现简单、快速、高灵敏和特异性检测。

本发明具有敏感、特异、选择性高的特点，在医学临床诊断领域具有重要应用前 景。

具体实施方式

下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面 的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明 所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。

实施例1

一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：

(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬 浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳 米金有机悬浊液从5个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极 之间的距离为5cm，纺丝电压35kV，静电纺丝时间为3min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未 完全覆盖玻碳电极。

其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为0.5％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体 积百分比10wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:10。

(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水 (NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以5000r/min的速度搅拌，温度保持在95℃，反应结束后 离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在60℃条件下真空 干燥20h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。

所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:150。

(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器 中放置10h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加8μL浓度0.001ng/mL的前列腺特异性抗 原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米 粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。

(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。

以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能 检测系统。

所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线 通讯模块，智能分析模块。

所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。

电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模 块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者 患前列腺癌的风险。

实施例2

一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能检测系统。

所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线 通讯模块，智能分析模块。

所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。

电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模 块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者 患前列腺癌的风险。

所述电化学传感器的制备方法，步骤如下：

(1)静电纺丝：用纳米铂悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米铂有机悬 浊液；将所述纳米铂有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳 米铂有机悬浊液从8个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电极 之间的距离为6cm，纺丝电压45kV，静电纺丝时间为5min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜未 完全覆盖玻碳电极。

其中，所述纳米铂悬浊液的质量百分数为0.8％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体 积百分比15wt％，纳米铂悬浮液与PLA的质量比为1:15。

(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水 (NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以6000r/min的速度搅拌，温度保持在91℃，反应结束后 离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在62℃条件下真空 干燥19h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。

所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:160。

(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器 中放置18h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加10μL浓度0.01ng/mL的前列腺特异性抗 原(PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米 粒子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。

(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。

实施例3

一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：

(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬 浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳 米金有机悬浊液从10个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电 极之间的距离为7cm，纺丝电压60kV，静电纺丝时间为8min，静电纺丝结束后，得到的纺丝膜 未完全覆盖玻碳电极。

其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为1％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积 百分比为20wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:20。

(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水 (NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以7000r/min的速度搅拌，温度保持在92℃，反应结束后 离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在65℃条件下真空 干燥18h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。

所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:180。

(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器 中放置24h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加12μL浓度0.5ng/mL的前列腺特异性抗原 (PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒 子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。

(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。

以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能 检测系统。

所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线 通讯模块，智能分析模块。

所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。

电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模 块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者 患前列腺癌的风险。

实施例4

一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：

(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬 浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳 米金有机悬浊液从12个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电 极之间的距离为9cm，纺丝电压70kV，静电纺丝时间为10min，静电纺丝结束后，得到的纺丝 膜未完全覆盖玻碳电极。

其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为1.8％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体 积百分比25wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:25。

(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水 (NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以7500r/min的速度搅拌，温度保持在94℃，反应结束后 离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在70℃条件下真空 干燥16h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。

所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:190。

(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器 中放置36h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加13μL浓度1ng/mL的前列腺特异性抗原 (PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒 子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。

(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。

以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能 检测系统。

所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线 通讯模块，智能分析模块。

所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。

电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模 块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者 患前列腺癌的风险。

实施例5

一种电化学传感器的制备方法，步骤如下：

(1)静电纺丝：用纳米金悬浊液与聚乳酸(PLA)的丙酮溶液，配制成纳米金有机悬 浊液；将所述纳米金有机悬浊液加入到静电纺丝设备液体推进器中，进行静电纺丝，所述纳 米金有机悬浊液从15个独立的喷射头喷射出，接收端为接地的玻碳电极，喷射头与玻碳电 极之间的距离为10cm，纺丝电压80kV，静电纺丝时间为15min，静电纺丝结束后，得到的纺丝 膜未完全覆盖玻碳电极。

其中，所述纳米金悬浊液的质量百分数为2％，聚乳酸(PLA)丙酮溶液的质量体积 百分比30wt％，纳米金悬浮液与PLA的质量比为1:30。

(2)磁性纳米粒子悬浊液的制备：加入水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和25％的氨水 (NH3·H2O)，在恒温离心搅拌机内以8000r/min的速度搅拌，温度保持在95℃，反应结束后 离心分离，用去离子水清洗至pH中性，将得到的固体放入真空干燥箱中在75℃条件下真空 干燥15h，研磨即得磁性纳米粒子，将磁性纳米粒子在去离子水中制备成悬浊液。

所述水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和氨水的质量体积(g/mL)比为：1:200。

(3)改性电极处理：将步骤(1)得到的静电纺丝加工的电极在具有流动空气的仪器 中放置48h，去除静电纺丝过程中的丙酮溶剂；滴加15μL浓度10ng/mL的前列腺特异性抗原 (PSA)溶液至所述电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，再将步骤(2)所述纳米粒 子悬浊液滴加到电极表面，在室温中放置24h，用去离子水洗净，即得改性电极。

(4)电化学传感器制备：用步骤(3)得到的改性电极构建电化学传感器。

以制得的电化学传感器为基础构建一种追踪检测前列腺特异性抗原(PSA)的智能 检测系统。

所述追踪检测PSA的智能检测系统包括：电化学传感器模块，智能存储模块，无线 通讯模块，智能分析模块。

所述电化学传感器模块由对PSA敏感的免疫电化学传感器组成。

电化学传感器测量得到的数据传输到所述智能存储模块，再通过所述无线通讯模 块将数据传输到所述智能分析模块，将PSA数据趋势进行分析，帮助医生更精确地评估患者 患前列腺癌的风险。