氧化石墨烯包覆金纳米壳修饰长周期光栅的免疫传感器
发布时间：2021-04-13 13:18
提出一种基于氧化石墨烯包裹金纳米壳（EGO-AuNS）修饰长周期光纤光栅（LPFG）的新型免疫传感器,并将其应用于禽流感病毒（AIV）检测。利用静电结合原理将石墨烯（GO）包裹在金纳米壳（AuNS）表面形成EGO-AuNS复合材料;采用硅烷偶联剂以共价键结合方式将其固定在LPFG表面;再以AIV单克隆抗体（AIV-MAbs）为特异性生物分子识别单元,固定于光栅表面构成EGO-AuNS-LPFG免疫传感器。结果表明:在折射率（RI）1.333--1.411范围内,EGO-AuNS-LPFG传感器RI灵敏度高达-66.60 nm/RIU,约为普通LPFG传感器的6倍。通过对不同浓度等级AIV抗原溶液的检测,表明该免疫传感器的检测极限约为8 ng/mL,饱和点约为50μg/mL,在其线性响应区域的检测灵敏度约为2946.25 pm/(μg·mL-1),约为基于GO涂覆包层腐蚀型普通LPFG的AIV免疫传感器灵敏度的7.3倍;此外,其对AIV分子的解离系数约为3.49×10-9 mol/L。通过对几种尿囊液的对照检测实验,表明该免疫传感器且具有良好的...
【文章来源】：光学学报. 2020,40(18)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
EGO-AuNS-LPFG免疫传感器制作过程。
EGO-AuNS-LPFG传感系统如图3所示。由光纤光栅解调系统(MOI-SM125,波长分辨率5 pm)的一个通道(CH1)发射扫频激光(1510～1590 nm,频率1 Hz),并将扫频激光入射到SMF-28继续传输至光纤隔离器,该隔离器用于防止后向散射和反射光对前向传输光的影响。EGO-AuNS-LPFG传感器的两端水平固定在载玻片上,中间可移动的载玻片用于替换不同浓度的被测液体。为防止外界空气、灰尘等杂质对生物环境的干扰,整个传感器用一个玻璃槽罩住。传感器表面的识别分子与待测目标生物分子发生的特异性结合反应改变了LPFG的某些光学特征,导致LPFG中前向传输包层模谐振峰发生变化。将光纤光栅解调系统的另一个通道(CH2)连接到计算机上实时显示谐振峰的变化,完成对待测生物溶液的检测。4 结果与讨论
实验采用普通LPFG,其周期约为568 μm,栅区长度为1 cm,损耗峰强度约为30 dB。首先,使用质量分数为5%的稀HNO3浸泡LPFG栅区1 h,去除光栅表面的灰尘及多余杂质,再用去离子水(DI水)和无水乙醇反复冲洗光栅表面后,置于60 ℃的对流烘干机中烘干10 min,保证光栅表面清洁干燥。之后,取8 mg/mL的NaOH溶液10 mL浸泡光栅3.5 h(40 ℃),再于常温浸泡30 min,以激活LPFG表面的—OH基团,用超纯水反复冲洗光栅表面以去除多余杂质,置于50 ℃的对流烘干机中干燥10 min。接着,将羟基化的栅区浸没于300 μL(避免涂覆层被浸泡)体积分数为5%的APTES溶液浸泡1 h后,使用超纯水冲洗光栅表面,去除未结合的单体,并在70 ℃的烘箱中烘烤30 min以增强APTES单层的稳定性。取500 μL所制备的EGO-AuNS混合溶液在室温下浸泡光栅12 h,AuNS表面GO上的—COOH基团与光栅表面的—NH2基团通过共价键结合的方式牢固地连接在一起。待反应结束后用超纯水和无水乙醇反复冲洗其表面,冲去未结合的EGO-AuNS。将光栅放入50 ℃对流烘干机中烘干10 min以确保EGO-AuNS涂层的稳定性,最终得到EGO-AuNS-LPFG传感器。进一步,将EDC(0.004 g)和NHS(0.002 g)以2∶1的质量比溶于200 μL的纯超水中,取MES缓冲液300 μL混合均匀,得到EDC/NHS活化剂;将EGO-AuNS-LPFG传感器浸入300 μL的EDC/NHS活化剂中1 h以活化其表面的—COOH基团;然后,在室温下将EGO-AuNS-LPFG传感器置于50 μg/mL的AIV-MAbs溶液(300 μL)中反应1 h,使GO上的—COOH基团与AIV-MAbs上的氨基结合在光栅表面固定AIV-MAbs。待反应结束后用PBS反复冲洗传感器以去除其表面未结合的AIV-MAbs;最后,用配制好的SMPSF封闭液浸泡EGO-AuNS-LPFG传感器1 h,以封闭光栅表面未被AIV-MAbs封闭的羧基位点。EGO-AuNS-LPFG生物传感器的整个制备的表面化学反应过程如图2所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯修饰腐蚀型长周期光纤光栅的禽流感病毒免疫传感器[J]. 石胜辉,王鑫,罗彬彬,王亚杰,刘志江,聂青林,马培杰,吕清明,鲁友铭,吴胜昔,赵明富,巫涛江. 光子学报. 2020(01)
[2]基于氧化石墨修饰长周期光纤光栅的传感特性[J]. 石胜辉,王鑫,赵明富,吴德操,罗彬彬. 光学精密工程. 2019(11)
[3]角向二阶少模长周期光纤光栅的扭转响应特性[J]. 黄新成,吴小文,高社成,冯元华,刘伟平. 中国激光. 2019(12)
[4]纳米膜修饰长周期光纤光栅生物传感特性研究[J]. 齐跃峰,贾翠,刘磊,张瑾,刘燕燕,王伟. 光学学报. 2018(10)
[5]基于81°倾斜光纤光栅的新城疫病毒免疫传感器[J]. 罗彬彬,吴胜昔,王玲玲,张中豪,徐杨非,蒋棚俊,石胜辉,邹雪,鲁姣,赵明富,刘永. 光学学报. 2017(11)
[6]新城疫病毒和禽流感病毒复合型胶体金免疫层析试纸条的制备[J]. 李蓓蓓,薛强,李锦丰,张帆,邹明强,杨屹. 畜牧与兽医. 2009(08)
本文编号：3135369
【文章来源】：光学学报. 2020,40(18)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
EGO-AuNS-LPFG免疫传感器制作过程。
EGO-AuNS-LPFG传感系统如图3所示。由光纤光栅解调系统(MOI-SM125,波长分辨率5 pm)的一个通道(CH1)发射扫频激光(1510～1590 nm,频率1 Hz),并将扫频激光入射到SMF-28继续传输至光纤隔离器,该隔离器用于防止后向散射和反射光对前向传输光的影响。EGO-AuNS-LPFG传感器的两端水平固定在载玻片上,中间可移动的载玻片用于替换不同浓度的被测液体。为防止外界空气、灰尘等杂质对生物环境的干扰,整个传感器用一个玻璃槽罩住。传感器表面的识别分子与待测目标生物分子发生的特异性结合反应改变了LPFG的某些光学特征,导致LPFG中前向传输包层模谐振峰发生变化。将光纤光栅解调系统的另一个通道(CH2)连接到计算机上实时显示谐振峰的变化,完成对待测生物溶液的检测。4 结果与讨论
实验采用普通LPFG,其周期约为568 μm,栅区长度为1 cm,损耗峰强度约为30 dB。首先,使用质量分数为5%的稀HNO3浸泡LPFG栅区1 h,去除光栅表面的灰尘及多余杂质,再用去离子水(DI水)和无水乙醇反复冲洗光栅表面后,置于60 ℃的对流烘干机中烘干10 min,保证光栅表面清洁干燥。之后,取8 mg/mL的NaOH溶液10 mL浸泡光栅3.5 h(40 ℃),再于常温浸泡30 min,以激活LPFG表面的—OH基团,用超纯水反复冲洗光栅表面以去除多余杂质,置于50 ℃的对流烘干机中干燥10 min。接着,将羟基化的栅区浸没于300 μL(避免涂覆层被浸泡)体积分数为5%的APTES溶液浸泡1 h后,使用超纯水冲洗光栅表面,去除未结合的单体,并在70 ℃的烘箱中烘烤30 min以增强APTES单层的稳定性。取500 μL所制备的EGO-AuNS混合溶液在室温下浸泡光栅12 h,AuNS表面GO上的—COOH基团与光栅表面的—NH2基团通过共价键结合的方式牢固地连接在一起。待反应结束后用超纯水和无水乙醇反复冲洗其表面,冲去未结合的EGO-AuNS。将光栅放入50 ℃对流烘干机中烘干10 min以确保EGO-AuNS涂层的稳定性,最终得到EGO-AuNS-LPFG传感器。进一步,将EDC(0.004 g)和NHS(0.002 g)以2∶1的质量比溶于200 μL的纯超水中,取MES缓冲液300 μL混合均匀,得到EDC/NHS活化剂;将EGO-AuNS-LPFG传感器浸入300 μL的EDC/NHS活化剂中1 h以活化其表面的—COOH基团;然后,在室温下将EGO-AuNS-LPFG传感器置于50 μg/mL的AIV-MAbs溶液(300 μL)中反应1 h,使GO上的—COOH基团与AIV-MAbs上的氨基结合在光栅表面固定AIV-MAbs。待反应结束后用PBS反复冲洗传感器以去除其表面未结合的AIV-MAbs;最后,用配制好的SMPSF封闭液浸泡EGO-AuNS-LPFG传感器1 h,以封闭光栅表面未被AIV-MAbs封闭的羧基位点。EGO-AuNS-LPFG生物传感器的整个制备的表面化学反应过程如图2所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯修饰腐蚀型长周期光纤光栅的禽流感病毒免疫传感器[J]. 石胜辉,王鑫,罗彬彬,王亚杰,刘志江,聂青林,马培杰,吕清明,鲁友铭,吴胜昔,赵明富,巫涛江. 光子学报. 2020(01)
[2]基于氧化石墨修饰长周期光纤光栅的传感特性[J]. 石胜辉,王鑫,赵明富,吴德操,罗彬彬. 光学精密工程. 2019(11)
[3]角向二阶少模长周期光纤光栅的扭转响应特性[J]. 黄新成,吴小文,高社成,冯元华,刘伟平. 中国激光. 2019(12)
[4]纳米膜修饰长周期光纤光栅生物传感特性研究[J]. 齐跃峰,贾翠,刘磊,张瑾,刘燕燕,王伟. 光学学报. 2018(10)
[5]基于81°倾斜光纤光栅的新城疫病毒免疫传感器[J]. 罗彬彬,吴胜昔,王玲玲,张中豪,徐杨非,蒋棚俊,石胜辉,邹雪,鲁姣,赵明富,刘永. 光学学报. 2017(11)
[6]新城疫病毒和禽流感病毒复合型胶体金免疫层析试纸条的制备[J]. 李蓓蓓,薛强,李锦丰,张帆,邹明强,杨屹. 畜牧与兽医. 2009(08)
本文编号：3135369
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