[發明專利]基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器及其檢測方法

有效

• 申請號: 201710556529.5
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107505378B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 林鵬;劉紅;陶文艷;宋家俊;胡進;柯善明;曾燮榕
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;G01N27/327
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發明公開了基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器及其檢測方法，其中，所述光電化學DNA傳感器包括裝有電解液的電解池、設置在電解池內部的參比電極、對電極以及工作電極，所述工作電極上組裝有光電活性材料層，所述光電活性材料層上固定設置有探針ssDNA，所述上轉換材料與目標ssDNA連接，所述目標ssDNA與所述探針ssDNA雜化后引起光電流的變化，實現對不同濃度目標ssDNA的檢測；本發明提供的基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器具有高的靈敏度，操作簡單，設備要求低，檢測時間短，應用范圍廣，具有良好的前景。

技術領域

本發明涉及生物材料檢測領域，尤其涉及基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器及其檢測方法。

背景技術

光電化學（Photoelectrochemical，PEC）是生物傳感領域常用的檢測方法，其在檢測離子、葡萄糖、酶、DNA以及抗原抗體等方面均具有較好的效果。然而，常用的PEC檢測方法都具有一定的局限，比如采用PEC方法檢測DNA的過程中常用的光源為紫外光，而紫外光激發時容易對DNA結構造成一定的損傷，從而導致DNA濃度檢測結果不精確；

上轉換材料是一種紅外光激發下能發出可見光的發光材料,即將紅外光轉換成可見光的材料，其特點是所吸收的光子能量低于發射的光子能量,這種現象違背Stokes定律,因此又被稱為反Stokes定律；上轉換材料在生物熒光檢測中也有很多應用，例如，可將上轉換材料固定在DNA待檢測物上，通過檢測熒光強度來檢測DNA物質。然而這種通過熒光強度來判斷檢測待測DNA濃度的方法存在干擾因素多、實驗周期長、結果不夠精確等問題。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器及其檢測方法，旨在解決現有技術在檢測DNA濃度時存在結果不精確、實驗周期長、干擾因素多的問題。

本發明的技術方案如下：

一種基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器，用于檢測目標ssDNA的濃度，其中，所述光電化學DNA傳感器包括裝有電解液的電解池、設置在電解池內部的參比電極、對電極以及工作電極，所述工作電極上組裝有光電活性材料層，所述光電活性材料層上固定設置有探針ssDNA，所述上轉換材料與目標ssDNA連接，所述目標ssDNA與所述探針ssDNA雜化后引起光電流的變化，實現對不同濃度目標ssDNA的檢測。

所述的基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器，其中，所述光電活性材料層由量子點材料、TiO₂、石墨烯或酞菁中的一種或多種組成。

所述的基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器，其中，所述參比電極為Ag/AgCl參比電極、Hg/HgCl參比電極或Hg/HgO參比電極中的一種。

所述的基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器，其中，所述對電極為鉑電極。

所述的基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器，其中，所述工作電極的基底為ITO、FTO或AZO中的一種。

所述的基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器，其中，所述上轉換材料為NaYF4:Yb，Er、NaYF4:Yb，Tm或者NaYF4:Yb，Ho中的一種。

一種如上任一所述的基于上轉換材料的光電化學DNA傳感器的檢測方法，其中，包括步驟：

A、預先采用上轉換材料對待測目標ssDNA進行標記；

B、將待測目標ssDNA滴在固定設置有探針ssDNA的工作電極上進行雜化反應；

C、將反應后的工作電極放入電解池中，在紅外光的照射下，測量電流-時間曲線，根據電流的變化獲得待測目標ssDNA的濃度。