[發(fā)明專利]基于G-四鏈體和金納米顆粒制備生物傳感器檢測鉀離子的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210328479.2
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102866185A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗東;黃曉青;衣曉輝;律宇豐
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/327
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種基于G-四鏈體和金納米顆粒制備生物傳感器檢測鉀離子的方法。

背景技術(shù)

鉀是人體內(nèi)不可缺少的常量元素，在調(diào)節(jié)體液滲透壓和酸堿平衡、維持細(xì)胞新陳代謝、保證神經(jīng)肌肉的正常功能等方面發(fā)揮著重要作用。其含量是人體生理活動的重要指標(biāo)，在血液和尿液中的存在水平對臨床診斷尤為重要，因此鉀離子含量的測定具有十分重要的意義。參考文獻(xiàn)[1]Abd-Elgawad?Radi?and?Ciara?K.O’Sullivan.Aptamer?conformational?switch?as?sensitive?electrochemical?biosensor?for?potassium?ion?recognition.Chem.Commun.,2006,3432–3434中記載，Abd-Elgawad?Radi等人以二茂鐵（Fc）標(biāo)記的可以形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)的核苷酸鏈作為適配體構(gòu)建電化學(xué)傳感器檢測鉀離子。通過巰基自組裝作用將二茂鐵標(biāo)記的K⁺適配體固定在金電極上，當(dāng)未加入目標(biāo)物質(zhì)——K⁺時(shí)，適配體保持部分展開，二茂鐵離電極距離遠(yuǎn)，電子傳遞能力弱，電化學(xué)信號??；當(dāng)目標(biāo)物質(zhì)K⁺存在時(shí)，適配體形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)，發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)變，二茂鐵離電極距離近，電子傳遞能力增強(qiáng)，電化學(xué)信號增大，從而實(shí)現(xiàn)對K⁺的測定。但是該法對K⁺的檢測范圍很窄，為0.1-1mM，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是結(jié)合G-四鏈體和金納米顆粒的信號放大作用，構(gòu)建一種用于檢測鉀離子的新型電化學(xué)生物傳感器。與之前基于G-四鏈體的電化學(xué)生物傳感器相比，本發(fā)明可以達(dá)到較低的檢測限（0.1mM）和更寬的檢測范圍（0.1-30mM）。

本發(fā)明提供的基于G-四鏈體和金納米顆粒制備生物傳感器檢測鉀離子的方法，包括如下步驟：

第一步，金電極的預(yù)處理；

第二步：對氨基苯硫酚p-ATP的配制：以無水乙醇為溶劑，向溶劑中加入p-ATP，得到p-ATP的乙醇溶液；

第三步：在金電極上修飾p-ATP：將第一步處理好的金電極在室溫下浸泡于p-ATP乙醇溶液中；然后用乙醇和去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈桑?/p>

第四步：在修飾了p-ATP的金電極上修飾金納米顆粒；

第五步：DNA適配體的配制與準(zhǔn)備；

第六步：在修飾了金納米顆粒的金電極上修飾DNA適配體；

第七步：除去散亂修飾到金電極表面的DNA適配體；

第八步：進(jìn)行鉀離子的檢測。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于簡單快速，靈敏度高，具體為：

（1）本發(fā)明提供的檢測方法對于鉀離子的最低檢測濃度可以達(dá)到0.1mM，并且線性范圍較大。在0.1-1mM濃度范圍內(nèi)，方波伏安峰電流和鉀離子濃度呈良好的線性關(guān)系；在1-30mM濃度范圍內(nèi)，方波伏安峰電流和鉀離子濃度的對數(shù)呈良好的線性關(guān)系；

（2）檢測速度快，能實(shí)現(xiàn)對鉀離子的實(shí)時(shí)檢測，而且峰電流值穩(wěn)定。

附圖說明

圖1：本發(fā)明中基于G-四鏈體和金納米顆粒制備生物傳感器檢測鉀離子的機(jī)理圖；

圖2：本發(fā)明中鉀離子濃度的電化學(xué)檢測圖：（a）方波伏安圖，檢測電流與濃度之間的關(guān)系圖；（b）濃度與方波峰電流的關(guān)系圖；（c）濃度0.1-1mM和方波峰電流的線性關(guān)系圖；（d）濃度1-30mM對數(shù)值和方波峰電流的線性關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供的檢測方法，是基于G-四鏈體和金納米顆粒制備生物傳感器檢測鉀離子的方法。其具體原理如下：

如圖1所示，首先將金納米顆粒修飾在金電極表面，其中對氨基苯硫酚（p-ATP）作為金電極表面與金納米顆粒的鏈接中介，利用金納米顆粒比表面積大的特點(diǎn)來增強(qiáng)電化學(xué)信號。再通過巰基自組裝作用將以二茂鐵（Fc）標(biāo)記的能形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)的DNA（Fc-5'-TTTGGTTGGTGTGGTTGGTTT-3'-(CH2)₆-SH）固定到納米金顆粒的表面，作為適配體生物傳感器檢測鉀離子。當(dāng)未加入目標(biāo)物質(zhì)——K⁺時(shí)，適配體保持部分展開，二茂鐵離電極距離遠(yuǎn)，電子傳遞能力弱，電化學(xué)信號小；當(dāng)目標(biāo)物質(zhì)K⁺存在時(shí)，適配體形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)，發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)變，二茂鐵離電極距離近，電子傳遞能力增強(qiáng)，電化學(xué)信號增大，從而實(shí)現(xiàn)對K⁺的測定。