[發(fā)明專利]一種自供能miRNA生物傳感器的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610871097.2
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106814118B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 蓋盼盼;侯婷;李峰
• 申請（專利權）人: 青島農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發(fā)明公開了一種自供能miRNA生物傳感器的制備方法。它是基于酶生物燃料電池（EBFC）輸出性能的變化實現(xiàn)miRNA的檢測。自供能傳感的設計主要集中于EBFC的陰極，將電子受體[Fe(CN)₆]^3?包覆于介孔硅孔徑內(nèi)部，目標miRNA的互補鏈（ssDNA）封口。目標miRNA與其互補鏈的雜交配對形成剛性雙螺旋結構后，脫離MSN表面，孔內(nèi)的[Fe(CN)₆]^3?由于擴散作用釋放到體系中，導致EBFC的開路電壓變化，實現(xiàn)miRNA的檢測。該傳感器檢測過程中無需額外供電設備、組裝簡單方便、成本低廉、抗干擾能力強，DNA鏈的互補配對效應使該傳感器具有高選擇性，因此，該發(fā)明構建自供能miRNA生物傳感器能實現(xiàn)miRNA簡單、快速、靈敏、高效檢測。

技術領域

本發(fā)明涉及miRNA生物傳感器的制備方法，具體地說，設計一種基于酶生物燃料電池的自供能miRNA生物傳感器的制備及其超靈敏檢測miRNA。

背景技術

酶生物燃料電池（EBFC）是一種特殊的燃料電池，其能在溫和條件下，利用可再生燃料提供可持續(xù)能源，受到廣泛關注。基于EBFC的自供能生物傳感器，是一種以電池性能輸出作為分析檢測信號的一類傳感器，該傳感器信號與被檢測分析物濃度成比例關系。與傳統(tǒng)傳感器相比，自供能生物傳感器檢測過程中無需施加額外電源，其具體優(yōu)點主要表現(xiàn)在：（1）設備簡單。檢測過程不同于傳統(tǒng)的電化學檢測三電極體系，僅需兩根電極，即EBFC的陰陽兩極，便可實現(xiàn)檢測；（2）抗干擾能力強。測試體系未施加額外電源，能有效避免易發(fā)生氧化還原的電活性物質(zhì)在電極表面反應，從而提高了傳感器的抗干擾能力；（3）能實現(xiàn)簡單、快速、實時檢測。檢測過程中無需電化學工作站等供電設備，僅需簡易電壓表便可實現(xiàn)檢測，故檢測設備易攜帶，能實現(xiàn)實時監(jiān)測。

MicroRNA（miRNA），約22個核苷酸大小的內(nèi)源性非編碼RNA，在多種生物過程如細胞分化，凋亡，增殖和免疫反應中具有重要作用，已成為用于檢測多種癌癥的診斷和預后評估的新生物標志物。目前，檢測miRNA表達的方法主要有Northern印跡法、miRNA陣列和實時逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）、電化學方法。Northern印跡法方法靈敏度低、費時費力、樣品需求量大。微陣列檢測法同樣存在靈敏度較低的缺點，并且特異性較弱。RT-PCR具有高特異性與高靈敏度，但該方法操作繁瑣、RNA需分離純化。此外，miRNAs小尺寸的特點也限制了傳統(tǒng)RT-PCR的直接應用。并且miRNA家庭成員之間高的序列同源性也使定量分析成為挑戰(zhàn)。因此，設計制備基于生物燃料電池的自供能生物傳感器，實現(xiàn)miRNA簡單、方便、高靈敏、高特異性檢測非常必要。

本發(fā)明針對這一問題，構建了基于EBFC的miRNA生物傳感器，核心技術便為EBFC的構建，其中以[Fe(CN)₆]^3-作為EBFC的電子受體，構建生物陰極；以碳納米管/納米金/葡萄糖氧化酶（CNTs/AuNPs/GOx）作為生物陽極催化葡萄糖氧化。首先將電子受體[Fe(CN)₆]^3-封裝在MSN孔中，以目標miRNA的互補鏈（ssDNA）封孔。當無目標miRNA時，由于互補鏈將[Fe(CN)₆]^3-封裝于MSN孔中，此時陰極電子受體[Fe(CN)₆]^3-含量相對較少，電池輸出電壓低；當目標miRNA存在時，由于DNA互補配對作用，目標miRNA與互補鏈形成剛性雙螺旋結構，遠離MSN表面，孔內(nèi)的[Fe(CN)₆]^3-釋放到體系中得到電子發(fā)生還原反應。目標miRNA的引入，達到釋放[Fe(CN)₆]^3-的目的，陰極電子受體[Fe(CN)₆]^3-量增加，電壓輸出信號增大，用于定量檢測目標miRNA。本發(fā)明設計的基于EBFC的自供能miRNA生物傳感器，可實現(xiàn)目標物簡單、快速、靈敏、高效檢測。

發(fā)明內(nèi)容