一種用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法
【專利摘要】本發明涉及石墨烯的生物應用領域，具體為一種用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，包括以下步驟：1)提供氧化石墨烯的水溶液和蠶絲多肽溶液；2)向氧化石墨烯水溶液中加入氫氧化鈉和芘丁酸；3)再加入水合肼溶液加熱還原；4)而后冷卻到室溫，再離心，將上清液倒入到濾紙上進行抽濾得到薄膜；5)重復步驟2)、3)和4)，可以得到多層薄膜；6)將薄膜用水沖洗并干燥；7)將薄膜放入有EDC和NHS的混合溶液中浸泡，再用水沖洗；7)將蠶絲多肽溶液滴到薄膜上充分反應，得到蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜，再將生物薄膜用PBS緩沖液多次沖洗調節pH值后晾干。
【專利說明】
一種用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及石墨烯薄膜的應用領域，具體為一種用于檢測生物信號的石墨烯生物薄膜的制備。
【背景技術】
[0002]石墨烯是一種由碳原子以sP2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，導熱系數高達5300 W/m.K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子迀移率超過15000 cm2/V.S，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6 Ω.cm，比銅或銀更低。石墨烯的出現突破了以往對二維材料的認識，并且現在已經發現石墨烯具有非同尋常的導電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現更有望在現代電子科技領域引發一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地迀移，而傳統的半導體和導體，例如硅和銅遠沒有石墨烯表現得好。由于電子和原子的碰撞，傳統的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量，一般的電腦芯片以這種方式浪費了72%-81%的電能，石墨烯則不同，它的電子能量不會被損耗，這使它具有了非比尋常的優良特性。另外由于石墨烯的結構特點，易于形成JT-JT之間的相互作用，可以容易進行功能化改性并廣泛應用于生物領域的活細胞檢測和藥物傳輸等領域。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種用于檢測生物信號的石墨烯生物薄膜的制備方法，這種制備方法簡便且制備出的薄膜柔軟，具有較高的應用價值。
[0004]本發明的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，包含以下步驟:
1)提供氧化石墨烯的水溶液和蠶絲多肽溶液；
2)向步驟I)所述的氧化石墨烯水溶液中加入一定質量的氫氧化鈉和芘丁酸得到混合溶液；
3)向步驟2)所述的混合溶液中加入水合肼溶液，在一定的溫度下加熱還原；
4)將還原后的溶液冷卻到室溫，然后離心得到上清液，將上清液倒入到濾紙上進行抽濾，可以得到一層薄膜；
5)重復上述步驟2)、3)和4 )，可以得到多層薄膜；
6)將薄膜用去離子水沖洗并在40?60攝氏度下干燥4?8小時，可以得到芘丁酸/石墨烯薄膜；
7)將步驟6)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺磺酸鈉鹽(NHS)的混合溶液中浸泡，取出后用去離子水沖洗得到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜； 7)將蠶絲多肽溶液滴到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反應I?2小時，得到蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜，再將生物薄膜用PBS緩沖液多次沖洗調節pH值后晾干。
[0005]優先的，所述步驟I)的氧化石墨烯水溶液的濃度為0.1?10mg/mL;蠶絲多肽的濃度為0.1?10mg/mL。
[0006]優先的，所述步驟I)的氧化石墨烯的制備方法包括:
將I?1g的石墨粉和0.5?20g硝酸鈉混合，在攪拌狀態下，緩慢加入20?50mL的濃硫酸，超聲15?30分鐘，形成懸濁液；
在冰浴條件下，將懸濁液放在磁力攪拌器上繼續攪拌30分鐘，然后將3~30g高錳酸鉀緩慢加入到懸濁液中，繼續保持冰浴條件下磁力攪拌10?14小時；
撤離冰浴條件后，再滴入20?50mL的去離子水，保持溫度在40?50攝氏度的水浴條件下繼續攪拌1?14小時；
將溫度調整到30?38攝氏度的水浴中繼續攪拌1?14小時；
再往溶液中加入10?30mL的30%的過氧化氫溶液，繼續在30?38攝氏度的水浴中攪拌2?4小時；
加入稀鹽酸后進行多次離心清洗，再加入水進行離心清洗，調整pH值到中性，調整氧化石墨烯濃度。
[0007]優先的，所述步驟I)的蠶絲多肽溶液的制備方法包括:
將蠶繭煮沸20?40min，在0.2-0.3M的Na⑶3中去除絲膠，然后用二次水清洗，之后干燥大于12小時，溶于9?1謂的1^8^容液中在55~65°(:溫度下保溫3~411。裝入1￥0)3500的透析袋中透析2?3天，期間在磁力攪拌器上只攪拌不加熱。
[0008]優先的，所述步驟2)的混合溶液中氫氧化鈉和芘丁酸的濃度分別為4?40mg/mL和5?50mg/mLo
[0009]優先的，所述步驟3)中水合肼溶液的質量濃度為60?90%，恒溫加熱時間為1~3小時，加熱溫度為60?80攝氏度。
[0010]優先的，所述步驟4)的離心轉速為6000?12000rpm，離心的時間為10?20分鐘，濾紙孔徑為30?50微米。
[0011]優先的，所述步驟7)中的EDC和NHS的混合溶液中EDC的摩爾濃度為3?6mol/mL,NHS的摩爾濃度為6?18 11101/11^，浸泡時間為0.5~2小時。
[0012]
【附圖說明】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清晰，本發明提供如下附圖進行說明:
圖1為實施例1制備的一層蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜。
[0014]圖2為實施例2制備的五層蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜。
[0015]圖3為實施例2的石墨烯/蠶絲生物膜利用循環伏安法的檢測細胞中NO的生物信號。
【具體實施方式】
[0016]下面將對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
[0017]實施例1
1)向20ml的0.4mg/ml的氧化石墨烯水溶液中加入80mg的氫氧化鈉和120mg芘丁酸得到混合溶液；
2)向步驟I)所述的混合溶液中加入200微升水合肼溶液，保持在80攝氏度溫度下加熱還原1.5小時；
3)將還原后的溶液冷卻到室溫，然后離心得到上清液；
4)取上清液倒入到濾紙上進行抽濾，得到一層薄膜；
5)將薄膜用去離子水沖洗并在40?60攝氏度下干燥4?8小時，可以得到芘丁酸/石墨烯薄膜；
6)將步驟5)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺磺酸鈉鹽(NHS)的混合溶液中浸泡lh，其中EDC的摩爾濃度為5mol/mL，NHS的摩爾濃度為10 mol/mL，取出后用去離子水沖洗得到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜；
7)將蠶絲多肽溶液滴到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反應1.5小時，得到蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜，再將生物薄膜用PBS緩沖液多次沖洗調節pH值后晾干。
[0018]圖1為實施例1制備的一層蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜。
[0019]實施例2
1)向10ml的0.4mg/ml的氧化石墨稀水溶液中加入400mg的氫氧化鈉和600mg花丁酸得到混合溶液；
2)向步驟I)所述的混合溶液中加入1000微升水合肼溶液，保持在80攝氏度溫度下加熱還原1.5小時；
3)將還原后的溶液冷卻到室溫，然后離心得到上清液；
4)取20ml上清液倒入到濾紙上進行抽濾，得到一層薄膜，將薄膜用去離子水沖洗；
5)重復上述步驟4)四次，得到5層薄膜；
6)將薄膜在40?60攝氏度下干燥4?8小時，可以得到5層芘丁酸/石墨烯薄膜；
7)將步驟6)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺磺酸鈉鹽(NHS)的混合溶液中浸泡lh，其中EDC的摩爾濃度為5mol/mL，NHS的摩爾濃度為10 mol/mL，取出后用去離子水沖洗得到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜；
8)將蠶絲多肽溶液滴到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反應1.5小時，得到蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜，再將生物薄膜用PBS緩沖液多次沖洗調節pH值后晾干。
[0020]圖2為實施例2制備的五層蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜。
[0021]圖3為實施例2的石墨烯/蠶絲生物膜利用循環伏安法的檢測細胞中NO的生物信號。曲線I和曲線2分別為沒有NO和有NO信號情況下的曲線。可以看到能利用生物膜來檢測細胞釋放的NO信號。
[0022]最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優先實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其做出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。
【主權項】
1.用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，包含以下步驟: 1)提供氧化石墨烯的水溶液和蠶絲多肽溶液； 2)向步驟I)所述的氧化石墨烯水溶液中加入一定質量的氫氧化鈉和芘丁酸得到混合溶液； 3)向步驟2)所述的混合溶液中加入水合肼溶液，在一定的溫度下加熱還原； 4)將還原后的溶液冷卻到室溫，然后離心得到上清液，將上清液倒入到濾紙上進行抽濾，可以得到一層薄膜； 5)重復上述步驟2)、3)和4 )，可以得到多層薄膜； 6)將薄膜用去離子水沖洗并在40?60攝氏度下干燥4?8小時，可以得到芘丁酸/石墨烯薄膜； 7)將步驟6)得到的芘丁酸/石墨烯薄膜放入有1_(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺磺酸鈉鹽(NHS)的混合溶液中浸泡，取出后用去離子水沖洗得到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜； 7)將蠶絲多肽溶液滴到EDC/NHS連接的芘丁酸/石墨烯薄膜上，充分反應I?2小時，得到蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜，再將生物薄膜用PBS緩沖液多次沖洗調節pH值后晾干。2.根據權利要求1所述的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟I)的氧化石墨稀水溶液的濃度為0.1?1 m g / m L;蠶絲多肽的濃度為0.1?10mg/mLo3.根據權利要求1所述的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟I)的氧化石墨烯的制備方法包括: 將I?1g的石墨粉和0.5?20g硝酸鈉混合，在攪拌狀態下，緩慢加入20?50mL的濃硫酸，超聲15?30分鐘，形成懸濁液； 在冰浴條件下，將懸濁液放在磁力攪拌器上繼續攪拌30分鐘，然后將3?30g高錳酸鉀緩慢加入到懸濁液中，繼續保持冰浴條件下磁力攪拌10?14小時； 撤離冰浴條件后，再滴入20?50mL的去離子水，保持溫度在40?50攝氏度的水浴條件下繼續攪拌1?14小時； 將溫度調整到30?38攝氏度的水浴中繼續攪拌1?14小時； 再往溶液中加入1?30mL的30%的過氧化氫溶液，繼續在30?38攝氏度的水浴中攪拌2?4小時； 加入稀鹽酸后進行多次離心清洗，再加入水進行離心清洗，調整pH值到中性，再調整氧化石墨烯濃度。4.根據權利要求1所述的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟I)的蠶絲多肽溶液的制備方法包括: 將蠶繭煮沸20?40min，在0.2-0.3M的NaCO3中去除絲膠，然后用二次水清洗，之后干燥大于12小時，溶于9?IIM的LiBr溶液中在55?65°C溫度下保溫3~4h; 裝入MWC03500的透析袋中透析2?3天，期間在磁力攪拌器上只攪拌不加熱。5.根據權利要求1所述的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2)的混合溶液中氫氧化鈉和芘丁酸的濃度分別為4?40mg/mL和5?50mg/mLo6.根據權利要求1所述的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中水合肼溶液的質量濃度為60?90%，恒溫加熱時間為I?3小時，加熱溫度為60?80攝氏度。7.根據權利要求1所述的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟4)的離心轉速為6000?12000rpm，離心的時間為10?20分鐘，濾紙孔徑為30?50微米。8.根據權利要求1所述的用于檢測生物信號的蠶絲多肽/石墨烯生物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟7)中的EDC和NHS的混合溶液中EDC的摩爾濃度為3?6 mol/mL，NHS的摩爾濃度為6?18 mol/mL，浸泡時間為0.5?2小時。
【文檔編號】G01N27/48GK105929009SQ201610223437
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】汪敏, 辛宗溪, 宋四星
【申請人】西南大學