[發明專利]一種L-半胱氨酸自供能生物傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201810608891.7
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108845016B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 黃克靖;王儀涵;武旭
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 趙繼福

本發明公開了一種L?半胱氨酸（L?Cys）自供能生物傳感器的制備方法，該方法成功將酶生物燃料電池（EBFC）和碳布電極結合起來，利用EBFC輸出電信號的變化實現L?半胱氨酸的檢測。自供能生物傳感的設計主要集中于EBFC的陽極，富含胞嘧啶（C）的適配體修飾于陽極表面，當Ag⁺存在時，適配體中的C?C堿基對能夠選擇性捕獲Ag⁺形成穩定的DNA雙鏈，將修飾葡萄糖氧化酶的共軛體固定在陽極表面，開路電壓增大。當目標物L?Cys存在時，L?Cys與Ag⁺形成不溶性的硫醇鹽，部分共軛體脫落，信號降低。開路電壓值與L?Cys濃度呈負相關，從而實現L?Cys的檢測。該傳感器檢測過程中無需外加電源、成本低廉、儀器簡單、易于實現小型化。

技術領域

本發明涉及一種L-半胱氨酸（L-Cys）自供能生物傳感器的制備方法，設計一種基于酶生物燃料電池的自供能生物傳感器的制備及其超靈敏檢測L-Cys。

背景技術

酶生物燃料電池（EBFC）也稱為生物電化學燃料電池，是將電化學能量轉換效率與生物催化效率結合的混合系統，可以將化學能直接轉化為電能。基于EBFC的自供能生物傳感器，是一類將電池輸出信號作為分析檢測信號的傳感器，該傳感器信號與被檢測分析物的濃度成比例關系。與傳統的傳感器相比，自供能生物傳感器在檢測過程中無需外加電源，其具體優點主要表現在：（1）抗干擾能力強。測試體系沒有施加額外的電源，能有效避免易發生氧化還原的電活性物質在電極表面發生反應，從而提高了傳感器的抗干擾能力；（2）儀器設備簡單。檢測過程不同于傳統的電化學檢測三電極體系，自供能生物傳感器僅需兩根電極，即EBFC的陰陽兩極，即可實現檢測；（3）實現簡單、快速、實時檢測。檢測過程中可以摒棄昂貴復雜的電化學工作站和放大器，是植入式和便攜式生物醫療設備的能量發生器。信號可以用簡易電壓表檢測，能實現實時監測。

L-半胱氨酸（L-Cys）是天然蛋白質中一種重要的氨基酸，對維持生物系統的正常功能也至關重要，許多疾病與L-Cys的異常表達水平有關，如皮膚病變、老年癡呆癥、肝肝功能損害、嗜睡、肌肉和脂肪的損失、生長緩慢和心血管疾病等。因此，建立簡單、快速、準確、靈敏的L-Cys檢測方法在生理和臨床診斷領域具有重要意義。最常用檢測L-Cys的方法主要有：原子吸收光譜法、高效液相色譜法、時間分辨光致發光光譜法、毛細管電泳法。雖然檢測方法較多，但或靈敏度不夠；或操作繁瑣；或依賴大型儀器、分析成本高昂，難以滿足準確、簡單、快速、高靈敏的檢測需求。

發明內容

為了解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種基于EBFC的自供能生物傳感器的制備方法，實現L-Cys的超高靈敏、高選擇性檢測，有助于監測L-Cys的異常表達。

本發明的目的是這樣實現的：

一種L-半胱氨酸自供能生物傳感器的制備方法，基于超薄多孔碳殼/金納米顆粒復合物（UPCS/AuNPs）和碳布構建自供能生物傳感器的陰極和陽極；

所述陽極的組裝步驟如下：步驟1.將30~50 μL UPCS/AuNPs滴涂在碳布電極表面（1×1 cm²），37 ℃干燥2~4 h后，將其浸在5~10 mg/mL EDC/NHS溶液中0.5~1 h，超純水沖洗后涂滴上50~100 μL 1~5 mMDNA1，室溫下放置12 h，加入20~50 μL濃度為1、5 mM的六巰基己醇（MCH）反應0.5~1 h，離心去除過量的MCH；

步驟2. 當0.2 μM~20 μM Ag⁺存在時，將20~50 μL DNA2-GOD共軛體N-GR/AuNPs溶液滴涂于步驟1制得的電極表面，在37 ℃反應1~2 h，適配體中的C-C堿基選擇性捕獲Ag⁺，將修飾葡萄糖氧化酶的共軛體固定在電極表面，制得生物陽極。

所述的DNA2-GOD共軛體N-GR/AuNPs的制備方法，其包括以下步驟：