一种基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法
阅读说明：本技术 一种基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法 (Biosensor based on nano composite material and construction method thereof ) 是由 惠俊敏 于 2020-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于纳米复合材料的生物传感器,包括基因探针和复合材料,复合材料的表面固定连接有辅助工作基因探针,复合材料的表面固定连接有玻璃碳电极,本发明涉及生物传感器技术领域。该基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法,玻碳电极在打磨后进行抛光,能够将玻碳电极抛光处理的更加充分,通过对抛光后的玻碳电极进行超声清洗能够有效的提高玻碳电极自身清洁程度,提高了玻碳电极的敏感程度,使得生物传感器整体能够对低浓度的检测源进行有效结合,间接的提升了检测效率和检测的精确度,使得玻碳电极在后期安装时能够与纳米材料稳定的结合在一起,大大的缩短了生物传感器整体的制造时间,提高了生产效率。(The invention discloses a biosensor based on a nano composite material, which comprises a gene probe and a composite material, wherein the surface of the composite material is fixedly connected with an auxiliary working gene probe, and the surface of the composite material is fixedly connected with a glassy carbon electrode. This biosensor based on nano-composite and construction method thereof, glassy carbon electrode polishes after polishing, can polish the more abundant of handling glassy carbon electrode, carry out ultrasonic cleaning through the glassy carbon electrode after polishing and can effectually improve glassy carbon electrode self clean degree, the sensitive degree of glassy carbon electrode has been improved, make biosensor whole can effectively combine the detection source of low concentration, indirect promotion detection efficiency and the accuracy that detects, make glassy carbon electrode can be in the same place with the stable combination of nano-material when the later stage installation, great shortening the holistic manufacturing time of biosensor, and the production efficiency is improved.)
技术领域
本发明涉及生物传感器技术领域，具体为一种基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法。
背景技术
生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。在设计生物传感器时，选择适合于测定对象的识别功能物质，是极为重要的前提。要考虑到所产生的复合物的特性。根据分子识别功能物质制备的敏感元件所引起的化学变化或物理变化，去选择换能器，是研制高质量生物传感器的另一重要环节。敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗等会产生相应的变化量。根据这些变化量，可以选择适当的换能器。
当今很多纳米材料构建生物检测平台能够对众多敏感病毒进行快速检测，但是在实际检测中，生物传感器在检测时对检测源的自身浓度有一定要求，而检测源的自身浓度基不能被直接调控，并且传统纳米材料生物传感器的制造极为复杂，制造时间较长。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法，解决了在实际检测中，生物传感器在检测时对检测源的自身浓度有一定要求，而检测源的自身浓度基不能被直接调控，并且传统纳米材料生物传感器的制造极为复杂，制造时间较长的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于纳米复合材料的生物传感器，包括基因探针和复合材料，所述复合材料的表面固定连接有辅助工作基因探针，所述复合材料的表面固定连接有玻璃碳电极。
本发明同时公开了一种基于纳米复合材料的生物传感器的构建方法，具体包括以下步骤：
步骤1：玻碳电极表面的基本处理：将玻碳电极放置在1-1.5微米的磨料表面打磨，打磨5-10分钟后，将玻碳电极转移至0.05-0.08微米的磨料表面进行抛光处理；
步骤2：玻碳电极表面的进阶处理：将全部抛光完毕的玻碳电极转移至去离子水和乙醇的混合液中进行超声清洗，每清洗5分钟停机1分钟，并且清洗3-5次后，将玻碳电极取出进行自然干燥；
步骤3：玻碳电极表面的高阶处理：在0.8伏，pH＝7的电解液中，扫描120秒，然后将玻碳电极放置在0.2-1.2伏的电解液中循环扫描30-60秒，然后将玻碳电极放在湿绒布上，加少量水抛光；
步骤4：纳米材料的准备：将硅酸铝放置与纯净水中，硅酸铝被完全剥离成单片层，然后将聚氨酯逐步加入混合物中，两者自然反应，当混合5-10分钟后，将纯净水除去，层状硅酸铝发生聚集，聚氨酯被夹持在层状硅酸铝之间，形成纳米材料；
步骤5：相关探针的基本处理：将基因探针分散在盐酸稀释液中，滴加基因探针至玻碳电极表面，然后放置在恒温箱中培育30-50分钟后，然后对电极进行冲洗；
步骤6：相关探针的高阶处理：将辅助工作基因探针分散在盐酸溶液中，将制备的纳米材料离心纯化，取150-200微升纳米材料与30-60微升辅助工作基因探针混合，然后在振荡器中振荡培育10-20分钟；
步骤7：组装处理：将振荡结束后的溶液逐步添加至基因探针和玻碳电极溶液表面，形成生物传感器
优选的，所述步骤1中，磨料为200目以上的MgO粉。
优选的，所述步骤3中，电解液为PBS溶液。
优选的，所述步骤3中，玻碳电极打磨时，严重污染或有麻坑，划痕可作机械抛光处理。
优选的，所述步骤4中，去除纯净水时使用自热加热法。
优选的，所述步骤6中，振荡培育时，装置需要保持恒温。
优选的，所述步骤4中，两者自然反应时，环境温度必须调节成室温。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
(1)、该基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法，通过步骤1：玻碳电极表面的基本处理：将玻碳电极放置在1-1.5微米的磨料表面打磨，打磨5-10分钟后，将玻碳电极转移至0.05-0.08微米的磨料表面进行抛光处理；步骤2：玻碳电极表面的进阶处理：将全部抛光完毕的玻碳电极转移至去离子水和乙醇的混合液中进行超声清洗，每清洗5分钟停机1分钟，并且清洗3-5次后，将玻碳电极取出进行自然干燥，通过步骤1和步骤2的联合设置，玻碳电极在打磨后进行抛光，能够将玻碳电极抛光处理的更加充分，并且通过对抛光后的玻碳电极进行超声清洗能够有效的提高玻碳电极自身清洁程度，提高了玻碳电极的敏感程度，使得生物传感器整体能够对低浓度的检测源进行有效结合，间接的提升了检测效率和检测的精确度。
(2)、该基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法，通过步骤3：玻碳电极表面的高阶处理：在0.8伏，pH＝7的电解液中，扫描120秒，然后将玻碳电极放置在0.2-1.2伏的电解液中循环扫描30-60秒，然后将玻碳电极放在湿绒布上，加少量水抛光；步骤4：纳米材料的准备：将硅酸铝放置与纯净水中，硅酸铝被完全剥离成单片层，然后将聚氨酯逐步加入混合物中，两者自然反应，当混合5-10分钟后，将纯净水除去，层状硅酸铝发生聚集，聚氨酯被夹持在层状硅酸铝之间，形成纳米材料，通过步骤3的设置，使得玻碳电极在后期安装时能够与纳米材料稳定的结合在一起，大大的缩短了生物传感器整体的制造时间，提高了生产效率，并且通过步骤4的设置，纳米材料在生产中除去纯净水，能够提高纳米材料的整体浓度，提高了生物传感器的整体可靠性。
(3)、该基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法，通过步骤5：相关探针的基本处理：将基因探针分散在盐酸稀释液中，滴加基因探针至玻碳电极表面，然后放置在恒温箱中培育30-50分钟后，然后对电极进行冲洗；步骤6：相关探针的高阶处理：将辅助工作基因探针分散在盐酸溶液中，将制备的纳米材料离心纯化，取150-200微升纳米材料与30-60微升辅助工作基因探针混合，然后在振荡器中振荡培育10-20分钟，通过步骤5和步骤6的联合设置，通过对基因探针的进一步处理，使得基因探针能够牢固并且均匀的分布在纳米材料表面，间接的提高了后期检测到的可靠性，并且整体步骤操作明确，逻辑清晰，方便工作人员执行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1、基因探针；2、复合材料；3、辅助工作基因探针；4、玻璃碳电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图和附表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅表1和图1，一种基于纳米复合材料的生物传感器，包括基因探针1和复合材料2，复合材料2的表面固定连接有辅助工作基因探针3，复合材料的表面固定连接有玻璃碳电极4。
本发明实施例提供三种技术方案：一种基于纳米复合材料的生物传感器及其构建方法，具体包括以下实施例：
实施例1
步骤1：玻碳电极表面的基本处理：将玻碳电极放置在1微米的磨料表面打磨，打磨5分钟后，将玻碳电极转移至0.05微米的磨料表面进行抛光处理；
步骤2：玻碳电极表面的进阶处理：将全部抛光完毕的玻碳电极转移至去离子水和乙醇的混合液中进行超声清洗，每清洗5分钟停机1分钟，并且清洗3次后，将玻碳电极取出进行自然干燥；
步骤3：玻碳电极表面的高阶处理：在0.8伏，pH＝7的电解液中，扫描120秒，然后将玻碳电极放置在0.2伏的电解液中循环扫描30秒，然后将玻碳电极放在湿绒布上，加少量水抛光；
步骤4：纳米材料的准备：将硅酸铝放置与纯净水中，硅酸铝被完全剥离成单片层，然后将聚氨酯逐步加入混合物中，两者自然反应，当混合5分钟后，将纯净水除去，层状硅酸铝发生聚集，聚氨酯被夹持在层状硅酸铝之间，形成纳米材料；
步骤5：相关探针的基本处理：将基因探针分散在盐酸稀释液中，滴加基因探针至玻碳电极表面，然后放置在恒温箱中培育30分钟后，然后对电极进行冲洗；
步骤6：相关探针的高阶处理：将辅助工作基因探针分散在盐酸溶液中，将制备的纳米材料离心纯化，取150微升纳米材料与30微升辅助工作基因探针混合，然后在振荡器中振荡培育10分钟；
步骤7：组装处理：将振荡结束后的溶液逐步添加至基因探针和玻碳电极溶液表面，形成生物传感器。
实施例2
步骤1：玻碳电极表面的基本处理：将玻碳电极放置在1.25微米的磨料表面打磨，打磨7.5分钟后，将玻碳电极转移至0.06微米的磨料表面进行抛光处理；
步骤2：玻碳电极表面的进阶处理：将全部抛光完毕的玻碳电极转移至去离子水和乙醇的混合液中进行超声清洗，每清洗5分钟停机1分钟，并且清洗4次后，将玻碳电极取出进行自然干燥；
步骤3：玻碳电极表面的高阶处理：在0.8伏，pH＝7的电解液中，扫描120秒，然后将玻碳电极放置在0.7伏的电解液中循环扫描45秒，然后将玻碳电极放在湿绒布上，加少量水抛光；
步骤4：纳米材料的准备：将硅酸铝放置与纯净水中，硅酸铝被完全剥离成单片层，然后将聚氨酯逐步加入混合物中，两者自然反应，当混合7.5分钟后，将纯净水除去，层状硅酸铝发生聚集，聚氨酯被夹持在层状硅酸铝之间，形成纳米材料；
步骤5：相关探针的基本处理：将基因探针分散在盐酸稀释液中，滴加基因探针至玻碳电极表面，然后放置在恒温箱中培育40分钟后，然后对电极进行冲洗；
步骤6：相关探针的高阶处理：将辅助工作基因探针分散在盐酸溶液中，将制备的纳米材料离心纯化，取175微升纳米材料与45微升辅助工作基因探针混合，然后在振荡器中振荡培育15分钟；
步骤7：组装处理：将振荡结束后的溶液逐步添加至基因探针和玻碳电极溶液表面，形成生物传感器。
实施例3
步骤1：玻碳电极表面的基本处理：将玻碳电极放置在1.5微米的磨料表面打磨，打磨10分钟后，将玻碳电极转移至0.08微米的磨料表面进行抛光处理；
步骤2：玻碳电极表面的进阶处理：将全部抛光完毕的玻碳电极转移至去离子水和乙醇的混合液中进行超声清洗，每清洗5分钟停机1分钟，并且清洗5次后，将玻碳电极取出进行自然干燥；
步骤3：玻碳电极表面的高阶处理：在0.8伏，pH＝7的电解液中，扫描120秒，然后将玻碳电极放置在1.2伏的电解液中循环扫描60秒，然后将玻碳电极放在湿绒布上，加少量水抛光；
步骤4：纳米材料的准备：将硅酸铝放置与纯净水中，硅酸铝被完全剥离成单片层，然后将聚氨酯逐步加入混合物中，两者自然反应，当混合10分钟后，将纯净水除去，层状硅酸铝发生聚集，聚氨酯被夹持在层状硅酸铝之间，形成纳米材料；
步骤5：相关探针的基本处理：将基因探针分散在盐酸稀释液中，滴加基因探针至玻碳电极表面，然后放置在恒温箱中培育50分钟后，然后对电极进行冲洗；
步骤6：相关探针的高阶处理：将辅助工作基因探针分散在盐酸溶液中，将制备的纳米材料离心纯化，取200微升纳米材料与60微升辅助工作基因探针混合，然后在振荡器中振荡培育20分钟；
步骤7：组装处理：将振荡结束后的溶液逐步添加至基因探针和玻碳电极溶液表面，形成生物传感器。
通过步骤1和步骤2的联合设置，玻碳电极在打磨后进行抛光，能够将玻碳电极抛光处理的更加充分，并且通过对抛光后的玻碳电极进行超声清洗能够有效的提高玻碳电极自身清洁程度，提高了玻碳电极的敏感程度，使得生物传感器整体能够对低浓度的检测源进行有效结合，间接的提升了检测效率和检测的精确度，通过步骤3的设置，使得玻碳电极在后期安装时能够与纳米材料稳定的结合在一起，大大的缩短了生物传感器整体的制造时间，提高了生产效率，并且通过步骤4的设置，纳米材料在生产中除去纯净水，能够提高纳米材料的整体浓度，提高了生物传感器的整体可靠性，通过步骤5和步骤6的联合设置，通过对基因探针的进一步处理，使得基因探针能够牢固并且均匀的分布在纳米材料表面，间接的提高了后期检测到的可靠性，并且整体步骤操作明确，逻辑清晰，方便工作人员执行。
对比实验
现有生产厂家根据三种实施例，可以生产出三种生物传感器，对三种生物传感器进行基本处理后，将三种生物传感器与普通的生物传感器的进行精确度和生产时间的对比实验，由表1知，经过实验室测试，得知实施例中加工精确度最低是89％，较对比例高7％，生产时间最长的是8.9小时，较低比例缩短2％。
表1：生物传感器的精确度和生产时间与对比例对比表
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。