[發明專利]一種基于DNA功能化納米復合材料的電化學免疫傳感器

有效

• 申請號: 201610968342.1
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN106568828B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 劉英菊;甘翠芬;何祖宇;魏婕;敖日其冷
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種基于DNA功能化納米復合材料的電化學免疫傳感器。該電化學免疫傳感器是在基體電極上負載樹枝狀金屬后，再加入負載抗體標記物的介孔材料，接著引入DNA雜交鏈，最后加入活性物質后形成的。其制備包括以下步驟：1）制備基體材料；2）制備負載抗體標記物的介孔材料；3）構建電化學免疫傳感器。并公開了一種基于DNA功能化納米復合材料的電化學免疫傳感器在檢測毒素中的應用。本發明基于多重信號放大的策略，構建了一種高靈敏度、低檢測限的電化學免疫傳感器。通過利用DNA擴增技術的高擴增能力，電化學檢測的高靈敏性，與納米材料表面效應放大信號等策略相結合，建立一種快速免疫分析方法，實現了對痕量毒素的檢測。

技術領域

本發明涉及一種基于DNA功能化納米復合材料的電化學免疫傳感器。

背景技術

生物傳感器是生命物質能感受規定的被測量并按照一定的轉換成可用輸出信號的器件或裝置，它是以固定化的生物材料作為敏感元件，與適當的轉換元件結合所構成的一類傳感器。根據生物傳感器中分子識別元件即敏感元件可分為五類：酶傳感器、微生物傳感器、細胞器傳感器、組織傳感器和免疫傳感器。這五類傳感器所采用的敏感材料依次為酶、微生物個體、細胞器、動植物組織切片、免疫物質。其中免疫傳感器由于操作簡單、靈敏度高、成本低、穩定性好等優點，其被應用于環境監測、臨床診斷、食品安全等領域。

電化學免疫傳感器是以抗原或抗體為分子識別元件，通過抗原/抗體的特異性反應，轉化器輸出與化學物質濃度相關的電信號，來實現對待測物進行定量或半定量分析。電化學免疫傳感器主要有直接法、競爭法和夾心法這三種檢測方法。直接法是反應液中抗原與抗體的結合引起的某些電化學性質的變化來測試待測體系中抗原（抗體）的含量。競爭法分為直接競爭法和間接競爭法，其中間接競爭法是電極表面固定的抗原與待測體系的抗原競爭結合一抗，加入標記的二抗來結合一抗，之后加入底物測量電信號的變化。夾心法是電極表面固定的抗體和待測抗原結合后，加入標記的二抗結合待測抗原，之后測定加入底物后電信號的變化。

功能化介孔材料由于比表面大、孔徑可調、表面存在大量活潑基團、很好的生物相容性和生物可降解性等優點，在生物領域應用廣泛，特別在藥物緩釋研究和對大分子的固定方面。此外，介孔材料可以作為催化劑載體，將金屬、金屬氧化物等催化劑負載在介孔材料上。將具有熱力學穩定的無機介孔材料與有機官能團的性質相互結合，使材料多功能化，對其應用更為廣泛。

在生物分析和研究中，以核酸探針信號放大技術為基礎構建的生物分子的分析方法受到廣泛關注。目前常見的核酸擴增方法有聚合酶鏈式 (PCR) 放大技術、鏈置換 (SDA)放大技術、雜交鏈反應 (HCR) 放大技術、滾環 (RCA) 放大技術及DNAzyme信號放大等。其中雜交鏈反應是一種無酶信號的放大方式，利用核酸鏈之間的競爭雜交來實現信號的放大。這種方法由于可以在室溫下進行，且不需要其他酶的輔助，在生物傳感器中作為信號放大的檢測得到廣泛的應用。在生物傳感器構建中，信號放大是提高檢測靈敏度的重要方法，而脫氧核酶 (DNAzyme) 因其具有容易合成和化學穩定性好等優點，廣泛應用在催化某些化學反應中。其中富G序列的探針與血紅素Hemin結合形成G-四鏈體-Hemin類DNA酶，G-平面的大共軛體系與hemin的Fe離子發生配位作用形成復合物，具有過氧化酶催化活性。由于G-四鏈體具有特殊的結構及在生物體內的重要性，推動了高效靈敏檢測傳感體系的構建。雖然G-四鏈體-Hemin DNA酶具有易于制備、價格較低等優點，但跟天然辣根過氧化酶相比，其催化活性仍存在很大的差別。為了提高其在生化檢測傳感器的靈敏度，可以采用多級放大的方式，例如雜交鏈反應反應 (HCR)。