一种新型抗污材料OPA-CsPbBr3及其制备方法和传感应用

本发明属于电化学检测，具体涉及一种新型抗污材料opa-cspbbr3及其制备方法和传感应用。

背景技术：

1、microrna（mirna）被证明与包括癌症在内的多种疾病的发生和发展有关，因此生物标志物mirna的定量检测对于早期癌症患者的预防和治疗至关重要。在过去的几年里，已经研发各种方法用于癌症的检测，其中生物传感器因其选择性高、稳定性好、响应快速等优点受到关注。然而，在不影响生物传感器的正常工作条件下，由非特异性蛋白质吸附引起的生物污染是一个不可忽视的问题，它会影响生物传感器在复杂生物样品中（例如血液和血清）检测的准确性和灵敏度，进而限制了生物传感器在复杂环境中的实际应用潜力。因此，开发能够抵抗生物污染、减少非特异性蛋白质吸附的传感界面，对于构建灵敏且稳定的电化学生物传感器至关重要。

2、非特异性蛋白质在传感界面上的吸附主要是由疏水作用和静电吸引两种作用力引起的，因此，构建电中性、亲水性好的抗污染界面易于降低传感界面与污染物之间的静电吸引，形成水合层包覆界面，可有效防止非特异性蛋白质的粘附。聚乙二醇、两性离子聚合物、多肽等抗污材料具有良好的亲水性和电中性，是理想的界面抗污染材料。然而，它们易氧化、合成困难、不稳定和导电性差限制了它们的应用。而且，电导率差必然会阻碍电子在电极表面的传递，影响生物传感器的灵敏度。因此，开发具有抗污性能且导电性优异的材料，对构建高性能的电化学传感界面具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型抗污材料opa-cspbbr3及其制备方法和传感应用，以改善上述问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种新型抗污材料opa-cspbbr3，所述抗污材料由高亲水性聚合物辛胺修饰的聚丙烯酸opa和钙钛矿cspbbr3组成。

4、本发明实施例还提供了一种如上述的新型抗污材料opa-cspbbr3的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

5、s101，将csbr和pbbr2加入dmf中搅拌至固体完全溶解，得到钙钛矿前驱体；

6、s102，在所述钙钛矿前驱体中加入oam和合成的两亲性opa聚合物，在室温搅拌5min后得到混合物，将所述混合物倒入甲苯中搅拌10 min，得到反应产物；

7、s103，将所述反应产物通过高速离心得到黄色固体，用甲苯洗涤所述黄色固体，再在真空中干燥2 h，得到新型抗污材料opa-cspbbr3。

8、优选地，在步骤s101中，所述csbr和pbbr2的浓度均为0.4 mm，所述dmf的体积为10ml。

9、优选地，在步骤s102中，钙钛矿前驱体溶液的体积为1 ml；oam的体积为50 μl；两亲性opa聚合物的质量为2 mg；甲苯的体积为20 ml。

10、本发明公开的新型抗污材料opa-cspbbr3，主要是将opa聚合物掺杂到cspbbr3中形成得到了导电性能优异、亲水性高、电荷接近中性的opa-cspbbr3材料，并且能够进一步改善cspbbr3的水稳定，从而成为一种有效的抗污涂层。

11、本发明实施例还提供了一种如上述的新型抗污材料opa-cspbbr3在电化学生物传感器的应用。

12、优选地，所述电化学生物传感器的制备方法包括如下步骤：

13、s201，通过链置换扩增反应产生dsdna；

14、s202，将玻碳电极gce用抛光粉打磨，然后依次用水和乙醇超声数次使之表面洁净；

15、s203，将opa-cspbbr3溶液滴在清洗后的玻碳电极gce上，得到均匀的纳米膜，然后通过pna的-nh2和opa-cspbbr3的-cooh之间的酰胺化反应，将pna链固载在玻碳电极gce表面的纳米膜上；

16、s204，在固载pna链的玻碳电极表面加入cas13a/crrna，反应40 min后，将dsdna滴在玻碳电极的反应表面，在4 ℃下孵育过夜，以触发crispr/cas13a的反式切割功能，然后，将10 µl ru@pss nps/h2/thi涂于上述电极反应1 h，构建得到电化学生物传感器。

17、优选地，在步骤s201中，制备链置换扩增反应在10 μl体系溶液中进行，体系溶液中含有1×klenow片段(3’→5’外链)聚合酶kfp反应缓冲液、5 μl不同浓度的mirna-let-7a、1 μl 1 mm脱氧核苷酸三磷酸dntp、1 μl kfp（4 u）和3 μl hdna（5 nm），反应条件为在37 ℃孵育1 h。

18、本发明实施例还提供了如上述的电化学生物传感器在mirna-let-7a检测中的应用。

19、本发明公开的电化学生物传感器，基于抗污材料opa-cspbbr3，集成纳米酶级联催化和crispr/cas13a系统，构建电化学生物传感器用于mirna-let-7a的高灵敏检测。通过opa掺杂到cspbbr3中合成具有导电性能优异、亲水性高、电荷接近中性的新型抗污材料opa-cspbbr3，用于固载传感探针pna。在mirna-let-7a存在的情况下，它在dntp和kfp的帮助下引发sda反应，生成大量的dsdna。获得的dsdna可以启动crispr/cas13a的反式切割功能，导致ru@pss nps/h2/thi中h2的“ru//ru”位点被切割。pna可以通过碱基互补配对识别被剪切的ru@pss nps/h2/thi，获得与mirna-let-7a相关的电化学信号。更重要的是，合成的opa-cspbbr3具有类葡萄糖氧化酶活性，与ru@pss nps（过氧化物酶样活性）偶联，实现纳米酶级联信号放大。

技术特征：

1.一种新型抗污材料opa-cspbbr3，其特征在于，所述新型抗污材料opa-cspbbr3由高亲水性聚合物辛胺修饰的聚丙烯酸opa和钙钛矿cspbbr3组成。

2.一种如权利要求1所述的新型抗污材料opa-cspbbr3的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s101中，所述csbr和pbbr2的浓度均为0.4 mm，所述dmf的体积为10 ml。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s102中，所述钙钛矿前驱体溶液的体积为1 ml；oam的体积为50 μl；两亲性opa聚合物的质量为2 mg；甲苯的体积为20ml。

5.一种如权利要求1所述的新型抗污材料opa-cspbbr3在电化学生物传感器中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述电化学生物传感器的制备方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，在步骤s201中，制备链置换扩增反应在10μl体系溶液中进行，体系溶液中含有1×klenow片段(3’→5’外链)聚合酶kfp反应缓冲液、5μl不同浓度的mirna-let-7a、1 μl 1 mm脱氧核苷酸三磷酸dntp、1 μl kfp（4 u）和3 μlhdna（5 nm），反应条件为在37 ℃孵育1 h。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述电化学生物传感器应用于mirna-let-7a的检测。

技术总结
本发明属于电化学检测技术领域，涉及一种新型抗污材料OPA‑CsPbBr<subgt;3</subgt;及其制备方法和传感应用。本发明通过将OPA聚合物掺杂到CsPbBr<subgt;3</subgt;形成抗污材料OPA‑CsPbBr<subgt;3</subgt;，一方面，由于OPA良好的亲水性、近中性，使其表现出优异的抗污性能；另一方面，能够进一步改善CsPbBr<subgt;3</subgt;的水稳定，使其展现出优异的类葡萄糖氧化酶活性。本发明进一步提供一种以OPA‑CsPbBr<subgt;3</subgt;作为抗污材料，肽核酸（PNAs）为传感探针的抗污电化学生物传感器，能高效抵抗复杂生物样品中（例如血液和血清）蛋白质等生物分子的非特异性吸附。此外，集成纳米酶级联催化和CRISPR/Cas13a系统进一步增强抗污电化学生物传感器的检测灵敏度，实现复杂生物样品中miRNA‑let‑7a的灵敏检测。

技术研发人员：寇贝贝,古兰,徐晓星,张荣琦
受保护的技术使用者：宁夏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5