[發明專利]一種基于電化學增強反射光譜信號的生化檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201710617079.6
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107290422B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉清君;劉京龍;李爽
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;G01N21/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發明公開了一種基于電化學增強反射光譜信號的生化檢測系統及方法，本發明方法首先進行電化學檢測系統和反射光譜檢測系統的搭建；緊接著進行金納米錐陣列傳感器的制備；然后通過循環伏安法完成銀納米顆粒在傳感器表面的還原和沉積；其次通過金屬?硫共價鍵的結合，將含有巰基的受體分子修飾到傳感器表面，用于特異性檢測目標物質，建立濃度依賴曲線；最后對待測濃度的物質進行分析。本發明實現了從反射光譜和電化學兩個角度測量和分析目標物質的作用，具有靈敏度高、無需標記、實時、快速檢測等優點，能夠滿足生化檢測的要求。

技術領域

本發明涉及一種基于電化學增強反射光譜信號的生化檢測系統及方法。

背景技術

金屬納米材料由于具有良好的導電性、小尺寸效應、量子隧道效應和高的比表面積，使其在生化傳感器領域具有很好的研究和實用價值。納米光學傳感器通過分析界面透射率或折射率的變化，實現對特定物質的檢測，具有實時、快速、靈敏度高、無需標記等優點。然而在實際生物流體檢測中會出現被測物擴散不充分、非特異性吸附等問題。為了增加信號的強度和檢測的特異性，一方面可以通過表面強化處理和特異性修飾。另一方面也可以通過引入定向牽引信號，如電化學信號。解決被測物質擴散不充分的問題，從而提高系統靈敏度。由于基于局部表面等離子共振(LSPR)的納米光學傳感器所使用的納米材料為貴金屬，具有良好的導電性，使得電化學傳感技術與基于LSPR的納米光學傳感器的結合成為可能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有檢測技術的局限性，提供一種基于電化學增強反射光譜信號的生化檢測系統及方法，實現了對帶電分子的定性、定量分析。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于電化學增強反射光譜信號的生化檢測系統，包括電化學檢測系統和反射光譜檢測系統；所述電化學檢測系統包括三電極體系測量系統和電化學工作站，所述三電極體系測量系統包括銀/氯化銀參比電極、鉑絲對電極、作為工作電極的金納米錐陣列傳感器和電極支架，三個電極分別與電化學工作站的參比電極接口、對電極接口和工作電極接口相連，且三個電極均與樣品池中的液體充分接觸；所述反射光譜檢測系統包括光譜儀和反射檢測探頭，所述光譜儀包括激光器和CCD相機，所述反射檢測探頭包括發射探頭和接收探頭，分別與光源接口和CCD相機接口相連；激光器發出的光通過發射探頭照射到納米錐陣列傳感器表面，在納米錐陣列傳感器表面發生局部表面等離子共振(LSPR)，通過接收探頭將金納米錐陣列傳感器的反射光譜傳輸給CCD相機；CCD相機和電化學工作站均通過數據線與PC端相連，分別將反射光譜信號和電化學信號傳輸給PC端。

進一步地，所述反射檢測探頭固定在光學支架上，將其豎直放置在離樣品池5mm的位置。

一種利用基于電化學增強反射光譜信號的生化檢測系統進行生化檢測的方法，包括以下步驟：

(1)電極的處理，具體包括以下子步驟：

(1.1)前置液的配置：配置濃度為10mmol/L的硝酸鉀溶液1mL，濃度為0.1mmol/L的硝酸銀溶液1mL，溶劑均為PBS；

(1.2)電極預處理：通過施加正向偏置電壓在PBS溶液中活化三個電極，電壓掃描范圍：+0.2V至+2V，掃描速率：50mV/s；然后，用超純水漂洗電極，改善電極的伏安特性；

(1.3)工作電極的修飾：向反應槽中加入900μL硝酸鉀和100μL硝酸銀，通過循環伏安法進行銀納米顆粒的電化學還原和沉積，循環伏安法的電壓掃描范圍：-1V至+1V，掃描速率：50mV/s，掃描次數：20次，實現在工作電極表面銀納米顆粒的修飾；

(2)擬合方程的建立，具體包括以下子步驟：

(2.1)通過金屬-硫共價鍵的結合將待檢測生化分子的受體分子修飾到金納米錐陣列傳感器的表面；

(2.2)標準溶液制配：配制不同濃度梯度的生化分子標準溶液；