纳米金/钒酸铋复合材料的制备及其光电检测应用文献综述
2020-04-14 20:08:59
从古至今,癌症始终未被攻克,一直威胁着人们的健康。因此,相对于治疗癌症而言,早期癌症的检查和诊断至关重要,而癌胚抗原(CEA)的检测则可视为早期癌症诊断的重要依据。
CEA是一类与细胞黏附现象高度相关的糖蛋白(相对分子质量范围为180~200 kDa)。1965年,CEA被学者Gold和Freedman[1]在人类结肠癌组织中首次发现。正常情况下,CEA仅在胎儿时期的胃肠道组织产生,但是在胎儿出生之前即停止生成。因此,对于一个健康的成年人,血液中仅仅存在极少量的CEA。然而,在某些癌症(如胃癌、胰腺癌、直肠癌、肝癌、乳腺癌等等)患者的血清中,CEA含量则显著上升,这也是CEA能作为肿瘤标志物的理论依据[2]。
目前已经发展出许多方法可以检测CEA,如酶联免疫吸附法[3]、荧光免疫分析[4]、电化学发光[5]、电化学免疫分析[6]等等。其中,电化学发光免疫分析法(ECLI)成为了CEA的标准分析方法。但是这些方法的缺点也很明显,如检测所需的光学设备复杂,成本高,且所需图像识别软件精度要求非常高,显然对CEA的分析造成了极大的不便。与以上方法相比,近些年发展起来的光电检测技术具有诸如低成本、操作简单、灵敏度高的优势。所以,可以考虑使用光电检测技术设计一种免疫传感器,从而克服经典方法的一些缺陷。
光电检测技术是近些年发展起来的一种技术。简单来讲,它指的是在光照条件下,溶液中的光电活性物质与光激发电极材料在电极/溶液界面间发生氧化还原反应,从而产生所谓光电流,并将其作为检测信号的一种检测技术[7]。与一般电化学方法不同的是,由于激发信号和检测信号可完全分离,背景效应大大降低,测量结果的灵敏度大大增加[8]。也正因如此,光电技术检测CEA越来越受到学者们的青睐。
然而,传统光电检测材料也有很大缺陷,如光子吸收效率低、电荷转移速率慢、电子空穴对分离严重等[9]。为了解决上述问题,有研究发现,将两种光电材料耦合形成异质结构被认为是解决这些问题的有效途径,因为异质结构的构建可以有效改善光诱导电子空穴对的分离,扩大光吸收范围,增强半导体的光电效应等[10]。
钒酸铋(BiVO4)是一种性质优良的半导体材料。它具有较小的带隙能量(2.4 eV),良好的带边位置,和较低起始电位的优点,因而在光电免疫传感器这一领域被广泛应用。目前,已发展出了具有诸如Ag @BiVO4@WO3[11]、TiO2-S-BiVO4@Ag2S[12]、BiVO4@TiO2[13]、Ag2S@BiVO4[14]等结构的传感器。
同时,纳米金颗粒(AuNPs)作为一种光电性质优良的材料也为人熟知,因为金本身即为性质优良的导体,将其掺杂至其他半导体中有利于增强半导体的导电性。AuNPs在光电传感器中也有很广泛的应用,它可与MOF材料及纳米Pt结合构建AuNPs-PtNPs-MOFs结构的传感器[15],以及与碳纳米管结合构建的自组装传感器[16]和CdAgTe量子点、AuNPs修饰的N-乙酰-L-半胱氨酸基传感器[17],还可以与石墨烯碳氮化合物结合构建AuNPs/g-C3N4为基底的传感器[18]等。
基于以上分析,我们拟将纳米金和钒酸铋这两种光电材料进行耦合,即合成纳米金修饰钒酸铋复合材料,并构建光电传感器用于检测CEA。{title}
2. 研究的基本内容与方案
{title}2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施
2.1 本课题的研究(设计)的目标
1)制备纳米金/钒酸铋复合材料,并探究最佳比例。