[發明專利]基于墨魚骨有機質的檢測底物濃度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 200810019071.0
• 申請日: 2008-01-11
• 公開（公告）號: CN101236207A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 錢衛平;許桂蘭;董健;賈雪平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N33/58
• 分類號: G01N33/58
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

一、技術領域

本發明屬于生物分析和生物傳感技術領域，涉及傳感器的設計與檢測，特別涉及一種基于墨魚骨有機質的檢測底物濃度傳感器及其制備方法。

二、背景技術

現有技術：

目前檢測酶底物還沒有什么通用方法，基本都是針對一種底物發展相應的檢測技術(如200610080548.7，電化學膽固醇檢測電極測試條和其制造方法)。最近研究表明，許多酶催化底物產生的中間物質可以作為過渡金屬納米顆粒合成和生長的活性物質，隨著顆粒的長大，其光學性質也會發生相應的變化，因此酶和過渡金屬復合體系可用底物濃度的傳感檢測。其中，性能優越的納米金顆粒更是研究的熱點，其直徑1～100nm，一般為分散在水中的水溶膠，故稱膠體金。膠體金在510～550nm可見光譜范圍內有一吸收峰，吸收強度和波長隨著金顆粒的直徑增大而增強，這些性質可以可靠的應用于傳感器的設計。某些氧化酶能和底物反應生具有還原性的物質，如H₂O₂等。這些產物能在金納米顆粒的催化下還原AuCl₄^-，從而促使金納米顆粒長大。利用這種金納米顆粒長大導致的光學信號的變化可以發展成一種酶活性和底物檢測的檢測方法(WO?2006/008742?A1)。酶和過渡金屬復合體系在制備酶和過渡金屬復合體系過程中，為了提高過渡金屬納米顆粒的穩定性以及傳感器使用的便捷性，需要把過渡金屬納米顆粒固定在一定的基底上，現在通常都是玻璃表面或者一些別的基底材料。比如：為了吸附納米金顆粒，一般是對玻璃表面進行層層處理，最后修飾上帶正電的氨基用來吸附帶負電的金納米粒子從而達到固定的目的。但現有的直接基于過渡金屬納米顆粒長大的方法用于分析時，其靈敏度和檢測底限不能滿足高精度樣品的分析，其原因是多方面的，本發明涉及一種特殊基底材料——墨魚骨衍生的有機膜，將過渡金屬納米顆粒固定在該基底材料上設計制備的傳感器具有很高的靈敏度和較低的檢測底限。

三、發明內容

本發明針對上述技術問題，目的是提供一種基于墨魚骨有機質的高靈敏度傳感器及其制備方法，該傳感器設計中選用了一種新的基底材料，提高了傳感器分析的靈敏度，其固定過渡金屬納米顆粒而成的復合膜進行底物濃度的傳感分析時，其靈敏度高，檢測底線低。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于墨魚骨有機質的檢測底物濃度傳感器，該傳感器包含三維大孔有機膜材料和過渡態金屬納米顆粒組成的復合膜、過渡態金屬鹽以及酶類物質。三維大孔有機膜材料為含有質量百分數為50％～100％的β-幾丁質，其微觀結構是由孔徑大小為30μm～150μm的彎曲單向孔通道組成的類似于房架的結構，該三維大孔有機膜材料的厚度在200μm～2000μm之間。三維大孔有機膜材料為透明的、表面修飾有各種對過渡態金屬納米顆粒具有很強的絡合作用的化學基團。化學基團是氨基或羥基。過渡金屬顆粒的等離激元共振峰位置范圍為380～680nm。過渡金屬鹽的終濃度為0.001～25μM/ml，酶類物質的終濃度為0.01～100μg/ml。基于墨魚骨有機質的檢測底物濃度傳感器，其制備及樣品分析步驟為：將墨魚骨的房架結構部分沿著垂直于其隔片的方向切成塊狀；將塊狀墨魚骨浸入到濃度為0.01～5M的鹽酸溶液中，去除無機質；取出上述樣品，并沿隔片方向將薄層分開，用蒸餾水沖洗后獲得片狀三維大孔有機膜；將上述片狀三維大孔有機膜用濃度為0.01～5M的NaOH溶液，煮0.1～5小時后用蒸餾水清洗干凈；將上述制備的有機膜材料浸在過渡態金屬膠體溶液中吸附過渡態金屬膠體顆粒，得到過渡態金屬有機復合膜；將上述的過渡態金屬有機復合膜、過渡金屬鹽、能催化底物產生還原性產物的酶混合，再向混合液中加入待測樣品進行酶催化底物反應，經過上述反應產生的產物將過渡金屬鹽還原成過渡金屬并沉積在過渡態金屬有機復合膜的過渡態金屬顆粒上。

該基底材料是選取墨魚骨的房架結構部分，進行去礦化，然后去蛋白，制備而成的透明的有機膜，類似水凝膠，厚度約為200～2000μm，其微觀結構是由孔徑大小為30μm～150μm的彎曲孔通道組成的多孔材料，比表面積大，用掃描電鏡觀察其形貌，其保留了脫鈣處理之前的完整結構(圖1)，圖2是有機膜的俯視圖，在透明膜中可見其彎曲走向的墻壁，圖3是其側面圖，可見其孔洞大小幾個微米。

在上述方案中，所述基底材料的主要成分是β-幾丁質，材料表面含有豐富的氨基，用作納米金顆粒的載體，不需要別的額外修飾，由于表面積大，荷載量大，有機膜吸附金納米顆粒后的光學光譜及荷載動力學情況如圖8-9，并且因為膜的透明性，其荷載的金納米顆粒后的光學性質很好。