[發明專利]一種基于氧化/還原探針的抗體/抗原或DNA雜化檢測裝置及檢測方法

無效

• 申請號: 200710068513.6
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101059509A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 吳堅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N33/53
• 分類號: G01N33/53;G01N27/416;C12Q1/68
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明涉及一種基于氧化/還原探針的抗體/抗原或DNA雜化檢測裝置與方 法。本發明的主要應用領域包括生化、環保以及食品安全等。

背景技術

免疫檢測技術是利用抗原和抗體之間的特異性反應來對抗原或抗體進行定 性或定量測定的快速檢測技術，其中包括酶免疫分析技術，熒光免疫測定技術， 免疫膠體金標記技術，免疫磁珠技術等。但是，大多數的免疫傳感器還需要額外 的帶標記的抗體把抗原和抗體的結合轉化為可檢測的信號，這樣就增大了檢測的 復雜度，因此很有必要開發無需標記的免疫檢測傳感器。目前已經開發出一些無 需標記的免疫傳感器，它們從原理上分可以分為石英晶體免疫傳感器，表面等離 子體共振免疫傳感器和電化學免疫傳感器等。在這之中，電化學免疫傳感器由于 結構簡單，使用方便而引起了人們的極大重視。

無需標記的電化學免疫傳感器的基本原理如下。在電極表面，先固定上抗體， 然后放入溶液中。同時，在被測溶液中加入氧化/還原探針，如[Fe(CN)₆]^3-/4-作為 探針(在這里，氧化/還原對其實就相當于標記，只不過這個標記是直接添加在溶 液中，而不需要固定在抗體上)。當溶液中存在被測對象，例如大腸桿菌時，它 就會和電極表面的抗體結合。抗原和抗體都是一些生物電介質，不導電，也就是 說它們相當于是電極表面的一層絕緣物質，這樣就會阻礙氧化/還原對在電極表 面的電化學反應速度，從而達到檢測目的。這一檢測原理不僅可用于基于免疫法 的致病菌檢測，也可以用于DNA的雜交、biotin-avidin結合等的檢測，因為這 些檢測從原理上來講和抗原/抗體的反應是一樣的，都是介電生物分子的結合。

傳統的電化學免疫傳感器主要通過測量工作電極(在本發明中相當于產生電 極)上在抗原/抗體反應前后的電化學動力學參數，如電化學阻抗、氧化還原電 流等的變化來實現抗原的檢測。但在測量時間、靈敏度等方面還存在一些問題，

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能提高靈敏度的基于氧化/還原探針 的抗體/抗原或DNA雜化結合檢測裝置。為此，本發明采用以下技術方案：它包 括參比電極、產生電極、收集電極以及對電極，所述產生電極和收集電極之間的 距離小于等于100微米，在產生電極和收集電極表面固定有被測對象的抗體或單 鏈的DNA分子，它還設有檢測收集電極上的電極動力學參數的雙電極恒電流電位 儀。

由于采用本發明的技術方案，本發明將生物材料的介電特性和產生電極/收 集電極之間的耦合效應結合起來，以[Fe(CN)₆]^3-/4-為例，二價的鐵離子首先在產 生電極上被氧化，然后通過擴散到達收集電極上，再在收集電極上被還原。在產 生電極和收集電極上的電化學反應都會受到生物反應的影響，因此，在溶液中的 生物反應之后，收集電極上的電化學反應參數會有更大的變化，從而能夠進一步 提高檢測靈敏度。在本發明的技術方案中，產生電極和收集電極之間的距離越小， 其檢測靈敏度越高，只要保證產生電極和收集電極之間不接觸即可。考慮工藝難 度并綜合考慮靈敏度，產生電極和收集電極之間的距離在大于等于80納米至小 于等于100微米之間，是比較經濟并且保證測量結果高精度的選擇。

本發明另一個所要解決的技術問題是提供一種高靈敏度的基于氧化/還原 探針的抗體/抗原或DNA雜化檢測裝置的檢測方法。為此，本發明采用以下技術 方案，在生物反應前后分別進行以下操作：以參比電極為電位參考點，在產生電 極上施加一氧化電壓，收集電極上施加一還原電壓，然后測量流經收集電極上的 電流；在上述操作結束后對比收集電極上的電流得到測量結果；

或在生物反應前后分別進行以下操作：以參比電極為電位參考點，在產生電 極上施加一還原電壓，收集電極上施加一氧化電壓，然后測量流經收集電極上的 電流；在上述操作結束后對比收集電極上的電流得到測量結果。

上述檢測方法還可以采用以下技術方案，以參比電極為電位參考點，在產 生電極上施加一氧化電壓，收集電極上施加一還原電壓，然后再疊加一幅度較小 的交流電壓，然后測量收集電極上的電化學反應阻抗；在上述操作結束后對比收 集電極上的電化學反應阻抗得到測量結果；