[發明專利]一種用于生物傳感器的導電聚合物及其制備方法

無效

• 申請號: 201010146022.0
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101812171A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 王巍
• 申請（專利權）人: 無錫中美億芯生物科技有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;G01N27/327
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于生物傳感器的導電聚合物及其制備方法，具體說，是 涉及一種采用原位電化學組合合成(combinatorial?synthesis)方法，使帶有生物活 性單元(如DNA，RNA，肽，蛋白質，酶，適配物(aptamer)，組織，細胞等) 的導電聚合物一步直接固定于電極之上，得到功能化微電極陣列以應用于生物 傳感器。

背景技術

生物傳感器是一門由生物信息學、生物控制論、仿生學、生物計算機、生 物、化學、物理、醫學、電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術， 是一種對物質進行分子水平的快速、平行、微量化的分析方法。待測物質流經 生物傳感器，經分子識別，將生物活性單元之間交互反應表達的信號經物理或 化學換能器轉換成為可定量和可處理的電信號，并用電腦進行信息化和數字 化。生物傳感器技術是介于信息和生物技術之間的新增長點，隨著物聯網的發 展和生物科學、信息科學和材料科學發展的推動，以及光導、光纖、超導、納 米技術、智能材料等新技術的應用，進一步實現信息的采集與傳輸、處理集成 化、智能化，特別是分子生物學與微電子學、光電子學、微細加工技術及納米 技術等新學科、新技術結合，正改變著傳統醫學、醫療保健、疾病診斷、食品 檢測、環境監測的面貌。生物傳感器是生物技術與信息技術的完美融合，是生 物信息的物化，是物聯網的戰略前沿，掌握了生物傳感器技術并將之數字化、 自動化、微型化、集約化、智能化，就等于占領了物聯網的一個戰略制高點。 生物傳感器的研究開發，已成為世界科技發展的新熱點，形成21世紀新興的 高技術產業的重要組成部分，具有重要的戰略意義。

導電聚合物因其特殊的結構和優異的物理化學性能，在光學、電磁學和化 學等領域具有廣闊的應用前景。近年來，導電聚合物在生物材料領域的應用， 取得了一定的研究成果。導電聚合物在生物材料領域中的應用，以作為生物傳 感器最為多見。通常情況下，將不同的酶、輔酶、抗體、DNA、甚至細胞和 組織等生物活性物質固定于導電聚合物中，形成各種新型的生物傳感器。這種 傳感器具有響應性能強，制作過程簡單、可控等特點。在構建導電聚合物生物 傳感器過程中，聚合物的合成通常采用操作簡單、易于控制的電化學方法。在 聚合過程中，生物活性物質既可與聚合物單體同時聚合到電極表面，也可先與 其單體吸附在電極表面，再氧化聚合形成生物識別固態元件。其間，通過有效 地控制聚合物電聚合過程，生物活性物質可固定到各種類型的電極或者電極的 特定部位，也可將兩種或多種酶等生物活性物質同時固定于同一層聚合膜或分 別固定于多層聚合膜上。導電聚合物作為分子導線，其三維立體結構可使電子 在生物分子(活性中心)與電極表面直接傳遞，顯著提高生物傳感器的響應特 性。通過控制聚合膜的厚度、生物分子在膜中的空間分布、聚合膜的空隙度等 指標可以調整生物傳感器的響應特性和選擇性。

構建導電聚合物生物傳感器的關鍵是如何將生物活性物質有效地固定在 導電聚合膜上，且最大限度地保持其生物活性，形成可長期反復作用的生物識 別固態元件。生物活性物質常用的固定方法主要有包埋法、共價法、吸附法和 交聯法。其中以包埋法最為多見，該法依賴于電化學聚合而實現，即，在電化 學聚合的同時，生物活性物質以包埋的形式固定到導電聚合膜中。目前，導電 聚合物生物傳感器的研究雖然取得了一定的成果，但同時也面臨了一些問題。 如無常規設備可制造穩定的可重復生產的導電聚合物生物傳感器，這在很大程 度上限制了此類傳感器在分析領域的廣泛應用。

發明內容

本發明為了解決困擾學術界已久的如何將生物活性單元不失活地且永久 地結合到金屬上而且還能一步到位地將生物活性分子接入導電聚合物的難題， 提供了一種用于生物傳感器的導電聚合物及其制備方法，使生物傳感器的集約 化、微型化和微功耗成為了現實。

為實現上述發明目的，本發明采用的具體技術方案如下：

本發明的用于生物傳感器的導電聚合物，具有如下通式：

通式中的R＝S或NH；

通式中的R1為其中的n可為1、2或3；

X代表生物活性單元，可以是DNA、RNA、肽、蛋白質、酶、輔酶、抗體、組 織或細胞，優選輔酶R-生物素(Biotin)；

通式中的R2是氫。

本發明的用于生物傳感器的導電聚合物的制備方法，包括如下具體步驟：