CN115744980B - 一种钒酸铋复合物、传感芯片及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物传感检测技术领域，本发明涉及一种钒酸铋复合物、传感芯片及其制备方法和应用。所述钒酸铋复合物包括锑掺杂的二氧化锡和钒酸铋，钒酸铋包覆锑掺杂的二氧化锡，所述锑掺杂的二氧化锡具有纳米棒阵列的结构。传感芯片，以钒酸铋复合物作为工作电极，还包括对电极、参比电极组成的三电极，还包括探针，探针负载到工作电极上。检测LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物，测得线性范围10‑2～10‑7μmol/L，检测限为10‑7μmol/L。
Description
技术领域
本发明属于生物传感检测技术领域，具体涉及一种钒酸铋复合物、传感芯片及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
LncRNA ACNR是细胞内的抗分化非编码RNA。有报道，LncRNA ACNR具有调控miR-331表达，进而影响胃癌细胞的生物学行为。发明人发现，目前LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的检测方法，具有仅局限于纯生物领域的弊端。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种钒酸铋复合物、传感芯片及其制备方法和应用。提出了一种对LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的生物特异亲和性及纳米光电复合材料Sb掺杂SnO2-BiVO4。提出了一种具备特异性，超灵敏的光电生物传感芯片。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供一种钒酸铋复合物，所述钒酸铋复合物包括锑掺杂的二氧化锡和钒酸铋(BiVO4)，钒酸铋包覆锑掺杂的二氧化锡，所述锑掺杂的二氧化锡具有纳米棒阵列的结构。
本发明中钒酸铋复合物也可写为Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物。
本发明中提出了一种可用于LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物检测的物质。本发明利用Sb掺杂SnO2-BiVO4纳米复合材料的信号放大作用，利用体系中光致电信号的强度变化来对外周血的LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物进行检测。
本发明的钒酸铋复合物选择锑掺杂的二氧化锡和钒酸铋，锑掺杂的二氧化锡具有良好的导电能力，钒酸铋具有较好的光敏感能力，形成的复合物有利于作为光电芯片进行LncRNA ANCR外泌体肿瘤标志物的检测。
第二方面，本发明提供上述钒酸铋复合物的制备方法，所述方法为：将五水氯化锡(SnCl4·5H2O)和氯化锑(SbCl3)的混合溶液进行加热处理，然后煅烧处理得到锑掺杂的二氧化锡；
将锑掺杂的二氧化锡与BiVO4溶液混合，混合后进行煅烧得到钒酸铋复合物。
在本发明的一些实施方式中，五水氯化锡和氯化锑的质量比为1000-1500:1。锑为掺杂的元素，锑掺杂后的二氧化锡有利于提高其导电能力，提高对LncRNA ANCR外泌体肿瘤标志物的检测灵敏度。进一步，五水氯化锡和氯化锑的质量比为1150-1500:1。
在本发明的一些实施方式中，五水氯化锡和氯化锑的混合溶液中的溶剂为水、乙醇、浓盐酸。五水氯化锡、水、乙醇、浓盐酸的体积比为：120～140mg:10-20mL:10-20mL:1.1-1.3mL。
在本发明的一些实施方式中，将五水氯化锡(SnCl4·5H2O)和氯化锑(SbCl3)的混合溶液旋涂到导电基板上，然后进行加热处理和煅烧处理。导电基板作为承载混合溶液的载体。进一步，导电基板的表面具有二氧化锡氧化物层。
在本发明的一些实施方式中，加热处理的温度为150-250℃，时间为10～12h；所述加热处理重复进行，重复加热处理的次数为2-5次。
在本发明的一些实施方式中，煅烧处理的温度为500-600℃，时间为10～30min；进一步，煅烧的温度为550℃。
在本发明的一些实施方式中，锑掺杂的二氧化锡与BiVO4溶液混合后的煅烧过程分为第一段煅烧过程和第二段煅烧过程，第一段煅烧过程的温度为450-510℃，时间为8-12min，重复2-4次；第二煅烧过程的温度为540-560℃，时间为2-4h。在一种实施方式中，第一段煅烧过程的温度为500℃，时间为10min，重复2-4次；第二煅烧过程的温度为550℃，时间为2h。
第三方面，一种传感芯片，以上述钒酸铋复合物作为工作电极，还包括对电极、参比电极组成的三电极，还包括探针，探针负载到工作电极上。
所述探针对LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物进行结合，特异性定位到LncRNAACNR，工作电极感应到探针的光电变化情况产生电流值的变化情况，得到检测结果。
在本发明的一些实施方式中，对电极为玻片，参比电极为饱和甘汞电极。
在本发明的一些实施方式中，所述探针为LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的特异性DNA探针。所述探针没有具体的限制，所述DNA探针能够与LncRNA ACNR进行结合反应，具有与LncRNA ACNR的序列互补的部分。
在一种实施方式中，工作电极中选择导电基板作为基板，基板上负载钒酸铋复合物。
第四方面，上述第一方面所述的钒酸铋复合物或上述第三面方面所述的传感芯片在检测LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物中的应用。尤其用于外周血的LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的检测。可用于乳腺癌肿瘤外泌体的检测。
第五方面，利用上述第三方面所述的传感芯片检测LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的方法，所述方法为：利用传感芯片组成三电极体系，然后将待测物作为电解液，利用光源照射工作电极，检测传感芯片得到的电流值。
在检测的过程中，进行光源照射的作用为模拟外界环境的能量光源。
在本发明的一些实施方式中，光源的波长为420-440nm；进一步为430nm。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
本发明提出了一种钒酸铋复合物、传感芯片及其制备方法和应用。所述钒酸铋复合物作为光电信标物质，能够增强本发明所述传感芯片的光电性能。所述传感芯片的电极选择性、灵敏度和重现性较好，电极响应快，测得线性范围10-2～10-7μmol/L，检测限为10-7μmol/L。解决了LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物一般只能纯生物领域进行检测的局限性。
本发明的传感芯片所检测LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物均从外周血中提取，具有一定的实用价值。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1 Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物的制备
两片2cm×2.5cm导电基板放置在50mL聚四氟乙烯高压釜中，加一定量的混合溶液，在鼓风干燥箱中200℃下加热10h，重复2次，后在马弗炉中550℃下加热10min，制得Sb:SnO2纳米棒阵列，滴5uL BiVO4溶液到Sb:SnO2纳米棒阵列中，后马弗炉中500℃下加热10min重复2次，后在马弗炉中550℃下加热2h，制得Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物。
导电基板是将导电基板上旋涂二氧化锡溶液并在马弗炉中550℃下加热1h，制得；
混合溶液是将10mL超纯水，10mL乙醇、1.1mL浓盐酸，120mg SnCl4·5H2O和0.04mLSb掺杂液混合，制得；
Sb掺杂液将0.02g SbCl3溶于10mL乙醇，制得；
BiVO4溶液是将0.1g Bi(NO3)3·5H2O和0.06g OV(C5H7O2)2溶于4mL乙酸和0.2mL乙酰丙酮，超声20min，制得。
实施例2 Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物的制备
Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物的制备
两片2cm×2.5cm导电基板放置在50mL聚四氟乙烯高压釜中，加一定量的混合溶液，在鼓风干燥箱中200℃下加热12h，重复5次，后在马弗炉中550℃下加热30min，制得Sb:SnO2纳米棒阵列，滴5uL BiVO4溶液到Sb:SnO2纳米棒阵列中，后马弗炉中500℃下加热10min重复4次，后在马弗炉中550℃下加热4h，制得Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物。
导电基板是将导电基板上旋涂二氧化锡溶液并在马弗炉中550℃下加热2h，制得；
混合溶液是将20mL超纯水，20mL乙醇、1.3mL浓盐酸，140mg SnCl4·5H2O和0.06mLSb掺杂液混合，制得；
Sb掺杂液将0.04g SbCl3溶于20mL乙醇，制得；
BiVO4溶液是将0.13g Bi(NO3)3·5H2O和0.08g OV(C5H7O2)2溶于6mL乙酸和0.3mL乙酰丙酮，超声30min，制得。
对比例1
与实施例2的区别为没有制备Sb掺杂，直接得到纳米棒的SnO2。纳米棒的SnO2的制备过程中混合溶液中没有Sb掺杂液，其余制备步骤与实施例5相同。最后得到SnO2-BiVO4复合物。
实施例3一种基于Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物光电LncRNA ACNR传感芯片的制备
(1)将1.0cm×2.5cm的长方形导电基板，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗20min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
(2)在基板表面上，滴涂实施例2制备的5μg Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物；
(3)继续滴涂10μL、5μg/mL的目标LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的特异性DNA探针到工作电极表面，4℃冰箱中晾干，制得一种基于Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物光电LncRNAACNR传感芯片。
实施例4一种基于Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物光电LncRNA ACNR传感芯片的制备
(1)将1.0cm×2.5cm的长方形导电基板，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗20min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
(2)在基板表面上，滴涂实施例2制备的10μg Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物；
(3)继续滴涂15μL、25μg/mL的目标LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的特异性DNA探针到工作电极表面，4℃冰箱中晾干，制得一种基于Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物光电LncRNAACNR传感芯片。
实施例5一种基于Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物光电LncRNA ACNR传感芯片的制备
(1)将1.0cm×2.5cm的长方形导电基板，依次用丙酮、超纯水、乙醇超声清洗20min，纯氮吹干，将其作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电解池；
(2)在基板表面上，滴涂实施例2制备的20μg Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物；
(3)继续滴涂20μL、50μg/mL的目标LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的特异性DNA探针到工作电极表面，4℃冰箱中晾干，制得一种基于Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物光电LncRNAACNR传感芯片。
实施例6 LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的检测
(1)使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，铂片电极为辅助电极，实施例5所制备的Sb掺杂SnO2-BiVO4复合物LncRNA ACNR传感芯片为工作电极，在50mL、pH 7.4的PBS中进行测试；
(2)用时间-电流法对目标LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物标准溶液进行检测，输入电压为0.1V，取样间隔20s，取样时间20s，运行时间500s，光源选择430nm，记录电流变化，绘制工作曲线；
(3)将待测样品代替目标LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物标准溶液，按照工作曲线的绘制方法进行测定；
(4)线性范围10-2～10-7μmol/L，检测限为10-7μmol/L。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种传感芯片在检测LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物中的应用，其特征在于：以钒酸铋复合物作为工作电极，还包括对电极、参比电极组成的三电极，还包括探针，探针负载到工作电极上；
所述钒酸铋复合物包括锑掺杂的二氧化锡和钒酸铋，钒酸铋包覆锑掺杂的二氧化锡，所述锑掺杂的二氧化锡具有纳米棒阵列的结构；
所述钒酸铋复合物的制备方法为：将五水氯化锡和氯化锑的混合溶液进行加热处理，然后煅烧处理得到锑掺杂的二氧化锡；
将锑掺杂的二氧化锡与BiVO4溶液混合，混合后进行煅烧得到钒酸铋复合物；
所述五水氯化锡和氯化锑的质量比为1000-1500:1；
所述加热处理的温度为150-250℃，时间为10～12h；所述加热处理重复进行，重复加热处理的次数为2-5次；
所述煅烧处理的温度为550℃，时间为10～30min；
所述煅烧的过程分为第一段煅烧过程和第二段煅烧过程，第一段煅烧过程的温度为450-510℃，时间为8-12min，重复2-4次；第二煅烧过程的温度为540-560℃，时间为2-4h；
所述探针为LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的特异性DNA探针；
所述传感芯片检测LncRNA ACNR外泌体肿瘤标志物的方法为：利用传感芯片组成三电极体系，然后将待测物作为电解液，利用光源照射工作电极，检测传感芯片得到的电流值；
所述传感芯片的检测线性范围10-2～10-7μmol/L。
2.利用权利要求1所述的应用，其特征在于：光源的波长为420-440nm。
3.利用权利要求2所述的应用，其特征在于：光源的波长为430nm。
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| CN202111601121.8A CN115744980B (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种钒酸铋复合物、传感芯片及其制备方法和应用 |
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2021
- 2021-12-24 CN CN202111601121.8A patent/CN115744980B/zh active Active
Non-Patent Citations (3)
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|---|
| "基于无机纳米材料的光电传感器的构建及其在lncRNA检测中的应用";高珂珂;《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》;摘要部分，第15页第1段到第20页第1段 * |
| High Light Absorption and Charge Separation Efficiency at Low Applied Voltage from Sb-Doped SnO2/BiVO4 Core/Shell Nanorod-Array Photoanodes";Lite Zhou等;《Nano Lett.》;第第16卷卷;第3465页第2段 * |
| Lite Zhou等.High Light Absorption and Charge Separation Efficiency at Low Applied Voltage from Sb-Doped SnO2/BiVO4 Core/Shell Nanorod-Array Photoanodes".《Nano Lett.》.2016,第第16卷卷第3465页第2段. * |
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