基于肽納米管/殼聚糖的電化學細胞傳感器及制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學傳感器及其制備技術領域，具體涉及一種基于肽納米管/殼聚糖的電化學細胞傳感器及制備方法。
【背景技術】
[0002]癌癥是引起死亡率最尚的疾病之一。癌癥的早期診斷是提尚癌癥治療成功率和病人存活率最重要和最有效的保障之一。因此，早期準確地檢測癌癥細胞對于臨床診斷以及檢測癌癥相關過程的監(jiān)測具有非常重要的意義。然而現代診斷技術大多數存在儀器設備昂貴、過程繁瑣而且花費高、耗時長等不足。電化學方法，由于其響應快、靈敏度高、成本低以及易于操作等優(yōu)點，是一種癌癥監(jiān)測的理想方法。然而，構建電化學細胞傳感器存在兩個關鍵問題，第一要求構建的電極界面具有好的生物相容性，有利于細胞的黏附和存活；另一方面要求電極界面具有好的電子導電性，有利于電子的傳遞。為了滿足這些目標，近年來許多納米材料如金納米粒子、碳納米纖維及其他們的復合材料等已應用于構建電化學細胞傳感器。但是，這些納米材料在應用中仍存在著安全性、器件化、制備復雜等問題。因此，發(fā)展生物相容性高、制備方法簡單的電化學細胞傳感器是未來的發(fā)展方向之一。
[0003]天然的生物納米材料以及生物分子自組裝形成的納米結構具有優(yōu)秀的生物相容性和安全性，非常適合于生物傳感的構建。近來發(fā)現的二苯丙氨酸二肽(簡稱二肽，FF)作為Alzheimer疾病中β -淀粉樣多肽成纖維的主要識別基序，具有優(yōu)秀的生物相容性。以其為前體可自組裝形成肽納米管，該生物納米材料顯示出高的穩(wěn)定性和好的電子傳導能力，在電化學傳感器中具有良好的應用前景。但是，將其在電化學細胞傳感器中應用還鮮有報道。考慮到肽納米管外表面疏水性較強，以及在電極界面黏附的穩(wěn)定性差等問題，本發(fā)明將FF前體在生物聚合物殼聚糖溶液中一步自組裝，在電極表面構建了生物相容性好，導電性高，穩(wěn)定性好的肽納米管/殼聚糖仿生界面，用于電化學細胞傳感器的構建。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于肽納米管/殼聚糖的電化學細胞傳感器及制備方法，通過簡單的制備程序，構建高性能的界面，易于從下至上構建傳感器器件；制備的仿生界面生物相容性和親水性好，有利于細胞的黏附和存活，并且使用的原料及其降解產物均為環(huán)境友好物質；肽納米管/殼聚糖修飾電極具穩(wěn)定性好，電子傳導能力佳，通過電化學交流阻抗技術，可實現對癌細胞快速、高靈敏地檢測。
[0005]本發(fā)明基于肽納米管/殼聚糖的電化學細胞傳感器為制備的肽納米管/殼聚糖在電極界面形成了類似網狀結構，肽納米管相互交錯、均勻的分布在殼聚糖薄膜中，其中肽納米管直徑在100-500nm，長度在100-1000 μ m范圍內。
[0006]上述電化學細胞傳感器的制備包括以下步驟:
[0007](I)肽納米管/殼聚糖復合材料的制備
[0008]首先將殼聚糖粉末溶于體積分數為0.8 % -1.2 %的醋酸溶液中，在20-25 °C，轉速為200-300rpm下磁力攪拌8_10h，直到殼聚糖粉末完全溶解，得到質量分數為0.3% -0.7%的殼聚糖溶液，然后向殼聚糖溶液中滴加FF六氟異丙醇溶液，其中FF的濃度為100 -1lOmg.mL \ FF遇水后立即自組裝成肽納米管，加完后充分混勻，得到肽納米管/殼聚糖復合溶液，其中FF六氟異丙醇溶液和殼聚糖溶液的混合體積比為1:45-1:50 ;
[0009](2)肽納米管/殼聚糖修飾電極的制備
[0010]將步驟⑴所得肽納米管/殼聚糖復合溶液按照50-110 μ L.Cm 2，滴至經拋光和清洗的玻碳電極表面，置于20-25°C下干燥，得到肽納米管/殼聚糖修飾電極；
[0011]為了測量該修飾電極的穩(wěn)定性，將其在含有5mmol -L 1K3Fe (CN)6^P 0.1mol -L 1KCl的水溶液中，在-0.2-0.7V電壓范圍內，連續(xù)掃描50周。圖4給出了實施例1中該修飾電極的循環(huán)伏安圖。由圖可見肽納米管/殼聚糖修飾電極連續(xù)掃描50周后，氧化峰電流仍能保持為第一周氧化峰電流的99.4%，表明該修飾電極具有很高的穩(wěn)定性，有利于進一步構建電化學細胞傳感器。
[0012](3)基于肽納米管/殼聚糖仿生界面電化學細胞傳感器的制備
[0013]首先將白血病細胞K562在1000-1200rpm下離心10_15min，將其從培養(yǎng)液中分離，再用PBS緩沖溶液水洗，稀釋得到系列濃度的K562細胞懸浮液，然后將此懸浮液按照50-110 μ L.cm 2滴加到肽納米管/殼聚糖修飾電極的表面，在36.5-37.5°C細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2-3h，即得到了肽納米管/殼聚糖為基礎的電化學細胞傳感器。
[0014]本發(fā)明與其他傳統(tǒng)納米材料制備的電化學細胞傳感器相比，具有如下優(yōu)點:
[0015](I)由于肽納米管/殼聚糖復合材料采用的合成方法是一步自組裝的方法，即FF單體在殼聚糖溶液中，立即形成肽納米管。相對與其他納米材料如碳納米纖維或石墨稀等采用高溫固相法合成，然后需要經過酸化處理，超生分散等系列制備步驟，而本發(fā)明中的復合材料具有明顯的制備方法簡單、省時、省力，此外，該復合材料合成基于溶液自組裝方法，這也有利于傳感器的器件化制備；
[0016](2)由于本發(fā)明中采用的肽納米管和殼聚糖兩種材料，都是具有高度生物相容性的特點，并且他們的降解產物均為環(huán)境友好物質，因此該復合材料有利于細胞分子的存活，以及傳感器廢棄后不污染環(huán)境；
[0017](3)肽納米管/殼聚糖形成的網狀復合結構，聯(lián)合了肽納米管和殼聚糖兩種材料的優(yōu)點，即殼聚糖良好的成膜能力和肽納米管好的電子傳導能力，克服各自的缺點，最終形成的肽納米管/殼聚糖仿生界面具有高的親水性、優(yōu)秀的穩(wěn)定性，高的比表面積，通過電化學交流阻抗技術，可實現對癌細胞快速、高靈敏地檢測。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例1制備的肽納米管/殼聚糖復合材料的SEM圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實施例1制備的肽納米管/殼聚糖復合材料的XRD圖，其中a為殼聚糖，b為肽納米管，c為肽納米管/殼聚糖復合材料。
[0020]圖3是本發(fā)明實施例1制備的肽納米管/殼聚糖復合材料的接觸角表征圖，其中a為肽納米管，b為殼聚糖，c為肽納米管/殼聚糖復合材料。
[0021]圖4是本發(fā)明實施例1制備的肽納米管/殼聚糖復合材料修飾玻碳電極的循環(huán)伏安曲線圖，其中電解質溶液為含有5mmol -L 1K3Fe(CN)f^P 0.1mol -L 1KCl的水溶液，掃速為50mV.s \掃描圈數50周。
[0022]圖5是本發(fā)明實施例1制備的肽納米管/殼聚糖復合材料修飾玻碳電極，在不同濃度白血病細胞K562修飾后的交流阻抗圖，其中(a)5X103，(b) 5 X 14, (c) 5 X 15,(d) 5 X 16, (e) 5 X 17Cells.mL、電解質溶液為 5mmol.L 1K3Fe (CN) 3/K4Fe (CN) ,β?0.1mol.L 1KCl的水溶液，頻率范圍為0.05Ηζ-100ΚΗζο內插圖:基于肽納米管/殼聚糖仿生界面電化學細胞傳感器對白血病細胞Κ562的定量檢測的校準曲線。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
[0024](I)肽納米管/殼聚糖復合材料的制備
[0025]首先將殼聚糖粉末溶于體積分數為0.8 %的醋酸溶液中，在20°C，轉速為200rpm下磁力攪拌8h，直到殼聚糖粉末完全溶解，得到質量分數為0.3%的殼聚糖溶液，然后向殼聚糖溶液中滴加FF六氟異丙醇溶液，其中FF在六氟異丙醇溶液中的濃度為10mg.mL \FF遇水后立即自組裝成肽納米管，加完后充分