[發(fā)明專利]基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器及其制備方法、應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911000308.5
• 申請(qǐng)日: 2019-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN110806438A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李輝;夏帆;李少光;戴俊;婁筱叮;朱滿;李紅星;王園園
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01N27/327
• 分類號(hào): G01N27/327;G01N33/50
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本發(fā)明提供一類基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器，所述電化學(xué)適配體生物傳感器通過在電極的表面均勻覆蓋水凝膠制得。本發(fā)明還提供了所述電化學(xué)適配體生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：配制水凝膠溶液，將電極浸入水凝膠溶液中，保持一段時(shí)間后取出，重復(fù)操作，然后將電極迅速凍入液氮中，取出即得到電化學(xué)適配體生物傳感器。本發(fā)明提供的電化學(xué)適配體生物傳感器通過在檢測(cè)電極的表面均勻覆蓋水凝膠，在進(jìn)行體內(nèi)血藥濃度檢測(cè)時(shí)，小分子可透過水凝膠，大分子不能透過水凝膠，能夠有效阻止血紅蛋白的干擾，提高電極穩(wěn)定性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)體內(nèi)血藥濃度的準(zhǔn)確檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及藥物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一類基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

健康是人類發(fā)展永恒的主題，尤其自21世紀(jì)以來，全世界對(duì)人類健康以及疾病的治療進(jìn)入了一個(gè)全新的階段，從傳統(tǒng)的醫(yī)療模式逐漸發(fā)展為“精準(zhǔn)醫(yī)療”以及個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)模式。精準(zhǔn)醫(yī)療是指一種將個(gè)人基因、環(huán)境與生活習(xí)慣差異考慮在內(nèi)的、針對(duì)個(gè)體差異性而制定的疾病預(yù)防與治療的新興醫(yī)療模式。

臨床上，精準(zhǔn)醫(yī)療、個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)需要針對(duì)病人個(gè)體的差異性提供診斷和治療服務(wù)。例如醫(yī)生在臨床上對(duì)病人進(jìn)行給藥時(shí)，劑量過大會(huì)產(chǎn)生副作用，而劑量不夠則會(huì)達(dá)不到治療效果，患同一種病的病人由于個(gè)體化差異，最有效的治療濃度也具有一定差異性。因此，精準(zhǔn)醫(yī)療在這一方面的具體表現(xiàn)就在于針對(duì)病人的個(gè)體差異性選擇各自最優(yōu)化的劑量以及給藥頻率，以保證病人體內(nèi)的藥物濃度始終保持在藥效窗口，以達(dá)到最佳的治療效果。針對(duì)這一需求，首先需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是如何設(shè)計(jì)和開發(fā)一種行之有效的技術(shù)，能夠?qū)ρ簶颖灸酥辽锘铙w內(nèi)血液中的藥物濃度進(jìn)行精準(zhǔn)、快速、實(shí)時(shí)地檢測(cè)，為給藥的劑量和頻率提供技術(shù)指導(dǎo)。

由于具有快速檢測(cè)、信號(hào)靈敏度高以及對(duì)復(fù)雜樣品直接檢測(cè)無須預(yù)處理等優(yōu)勢(shì)，基于核酸適配體的電化學(xué)生物傳感器為血液樣本或生物體內(nèi)進(jìn)行藥物的實(shí)時(shí)檢測(cè)提供了良好的平臺(tái)。這類平臺(tái)的檢測(cè)原理：利用DNA適配體與靶標(biāo)物質(zhì)結(jié)合的高選擇性，將DNA一端通過金硫鍵(Au-S)組裝到金電極表面，而另一端則共價(jià)修飾上氧化還原探針分子，這一探針分子能夠輸出電信號(hào)。當(dāng)適配體與靶標(biāo)物質(zhì)結(jié)合時(shí)，由于電荷轉(zhuǎn)移速率的變化，這一電信號(hào)也隨之發(fā)生改變。這一原理使得這一平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高選擇性、高靈敏度的檢測(cè)。

然而，基于核酸適配體的電化學(xué)生物傳感器這一檢測(cè)平臺(tái)在全血樣本或體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中實(shí)時(shí)、原位檢測(cè)仍然面臨著較大的挑戰(zhàn)：1)容易發(fā)生基線漂移現(xiàn)象，從而導(dǎo)致測(cè)試輸出的信號(hào)穩(wěn)定性能差，因此容易出現(xiàn)假陰性或假陽(yáng)性的測(cè)試結(jié)果；2)在體內(nèi)的生物相容性有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一類基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器，本發(fā)明通過在測(cè)試電極的表面包裹上一層水凝膠，能夠降低血液樣本中復(fù)雜大分子(如血紅蛋白、蛋白質(zhì)等)對(duì)電極表面的非特異性吸附，從而提高測(cè)試信號(hào)的穩(wěn)定性能，另一方面，通過引入水凝膠，同時(shí)達(dá)到減少電極器件與體內(nèi)組織間的摩擦以及提高器件的生物相容性的目的。

本發(fā)明提供一類基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器，所述電化學(xué)適配體生物傳感器通過在電極的表面均勻覆蓋水凝膠制得。

本發(fā)明還提供了上述基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：配制水凝膠溶液，將電極浸入水凝膠溶液中，保持一段時(shí)間后取出，重復(fù)操作，然后將電極迅速凍入液氮中，取出即得到電化學(xué)適配體生物傳感器。

進(jìn)一步地，所述水凝膠溶液的質(zhì)量百分濃度為0.5％～3％。

進(jìn)一步地，所述液氮的溫度為-78℃。

進(jìn)一步地，所述水凝膠溶液選用瓊脂糖水凝膠。

本發(fā)明還提供了上述基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器或利用上述制備方法制得的基于水凝膠保護(hù)的電化學(xué)適配體生物傳感器的應(yīng)用，所述電化學(xué)適配體生物傳感器能夠用于體內(nèi)血藥濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。