[發明專利]一種負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811496226.X
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109342532B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 曾彩霞;魯娜;張敏;王娜;張銳;張佳星
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 李俊麗

本發明屬于高分子材料及生物醫藥領域，具體涉及一種負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒及其制備方法和應用。該核殼納米棒，包括四氧化三鐵納米棒內核與包裹四氧化三鐵納米棒的負鎳碳化層外殼。Fe?NTA絡合物與鎳鹽和多巴胺螯合后煅燒制備該核殼納米棒。該核殼納米棒具有與過氧化物酶相似的催化活性，可用于制備類過氧化物酶或過氧化酶模擬酶，還通過生物素?親和素系統的橋梁作用，制備將DNA信號檢測轉換成電學信號檢測的電化學傳感器，選擇性高、特異型好，檢測結果更直觀、更易于準確統計，且更方便、省時、精度高、準確性好。

技術領域

本發明屬于高分子材料及生物醫藥領域，具體涉及一種負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒及其制備方法和應用。

背景技術

痕量序列特異性DNA的靈敏、高效檢測在臨床診斷、食品分析、生物恐怖主義和環境監測中均具有重要意義。常用的DNA檢測技術包括熒光比色檢測法、分子印跡法、聚合酶鏈式擴增反應(PCR)和DNA微陣列，然而這些方法的應用往往受限于復雜的實驗步驟、昂貴的儀器設備以及有限的靈敏度，有些方法難以對低豐度核酸樣品進行高靈敏、低成本檢測。

近些年來，提出了許多代替PCR技術以實現DNA靈敏檢測的方法，例如熒光標記、電化學免疫傳感器、有機電化學晶體管免疫傳感器、表面等離子體共振和電化學發光適體傳感器，使用與光學、電化學技術結合的酶、指示劑、納米材料作為信號放大標記。這些方法中，電化學生物傳感器是公認的快速、低廉、小型化的檢測裝置。盡管這些方法具有較高的靈敏度，但是這些方法通常需要額外的探針修飾或綴合步驟。因此，設計一種更為簡單便捷、成本低廉、高靈敏、高特異性的DNA檢測方法，仍是目前的研究熱點。

DNA納米自組裝是通過目標-探針雜交進行信號增強的簡單而有效的方法。2004年，Dirks和Pierce首次提出了具有類似PCR靈敏度的DNA檢測概念：雜交鏈式反應(HCR)。HCR是一種無酶方法，雜交過程由引發劑(目標DNA)引發，使寡核苷酸聚合成長鏈的dsDNA分子。HCR是引發劑引發的反應，極大地降低了背景信號的干擾。另外，HCR可以在溫和條件下進行，這些優勢使HCR成為DNA傳感應用中一個優先選擇的方法。

本申請制備的Fe₃O₄@C-Ni是一種具有類辣根過氧化物酶活性的納米模擬酶，在其上包被鏈霉親和素(SA，Streptavidin)之后，與修飾有生物素(Biotin)的DNA緊密連接，催化TMB底物液，產生電化學信號。

因此，本申請將HCR與電化學生物檢測技術相結合，通過Fe₃O₄@C-Ni實現HCR與電化學信號之間的轉換，HCR增強電化學信號，提高檢測靈敏度和特異性。

發明內容

本發明提供一種負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒，該核殼納米棒具有類過氧化物酶活性，可催化TMB底物液發生氧化還原反應產生電化學信號；該核殼納米棒包被鏈霉親和素后，與修飾有生物素的DNA結合，基于該核殼納米棒的類過氧化物酶活性，將DNA的定性與定量檢測轉換為電化學信號的定性和定量檢測，使得DNA的檢測無需額外的探針修飾或綴合，簡單快捷，成本低廉，靈敏度高，特異性好。

本發明還提供一種負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒的制備方法，該方法簡便易操作，成本低廉，適合工業化生產。

一種負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒，包括四氧化三鐵納米棒內核與包裹四氧化三鐵納米棒的負鎳碳化層外殼，形成棒狀核殼納米材料。

負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒的長度為1～10μm，寬度為80～100nm。

一種負鎳碳化層包覆四氧化三鐵的核殼納米棒的制備方法，步驟包括：

(1)溶有Fe-NTA絡合物、鎳鹽、多巴胺和堿性化合物的PH＝8～9醇水液螯合生成負鎳聚多巴胺層包覆Fe-NTA絡合物的核殼納米棒(Fe-NTA@PDA-Ni²⁺)；