[發明專利]基于Au-Se界面的SERS傳感器用于超靈敏高保真生物分子定量檢測

在審

• 申請號: 201911032051.1
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110726710A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 唐波;李璐;李曉曉;段小艷
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄭平

本發明涉及基于Au?Se界面的SERS傳感器用于超靈敏高保真生物分子定量檢測。修飾有TAMRA的SeH?多肽鏈通過Au?Se組裝到AuNPs表面，由于表面等離子體共振效應TAMRA表現出極強的拉曼信號，當MMP?2存在時，肽鏈被活化的MMP?2切割，TAMRA信號分子遠離AuNPs導致拉曼信號降低。與Au?S拉曼納米探針相比，Au?Se SERS傳感器具有更好的抗生物硫醇干擾。本發明采用了一種新型的鍵合方式形成更穩定Au?Se的SERS傳感器，可為復雜生理體系中的生物分子的高靈敏、高保真檢測提供新策略。其中，一種修飾有內標的核殼結構的SERS傳感器可用于細胞活體的絕對定量檢測。

技術領域

本發明屬于生物檢測和拉曼檢測技術領域，具體涉及基于Au-Se界面的SERS傳感器用于超靈敏高保真生物分子定量檢測。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

復雜的生物體系中生物分子的準確定量是生物學和分析化學等領域共同關注的重要問題。由于很多生物分子在生物體內含量較低，常用檢測方法的低靈敏度成為檢測低含量分子的瓶頸。此外，生物體內生理環境復雜、物質含量種類多，這對低含量生物分子的高保真檢測造成了非常大的挑戰。因此，發展高靈敏、高保真的生物分子檢測方法一直我們追求的目標。

表面增強拉曼散射(SERS)可通過電磁增強和化學增強的共同作用對拉曼信號分子實現10⁶-10¹⁴的信號增強。因此，基于SERS構建的生物傳感器為實現生物分子的高靈敏檢測提供了極具潛力的解決途徑。此外，拉曼信號分子的官能團可對應出現多個拉曼峰。因此，可以通過一個變化的信號峰和不變的內標峰進行比率檢測，應用于復雜生物體系中生物分子的定量檢測。目前，常用于構建SERS生物傳感器的基底是Au和Ag。兩者都表現出長期穩定性、高效的SERS增強和易于尺寸控制等優勢。雖然與Ag相比Au基底顯示出更強的SERS信號，但是Ag易氧化生成高毒性的Ag⁺，妨礙了它在活體生物分析的應用。相比之下，Au更易于表面功能化并且具有非常好的生物相容性，其在生物小分子，DNA，蛋白質等生物大分子以及細菌，細胞分析方面皆展示了廣泛的應用價值。對于SERS增強及高保真檢測來說，增強基底以及基底與分子的連接方式尤為重要。目前，常用的Au與拉曼信號分子的組裝方式有兩種：一是Au通過物理吸附連接拉曼信號分子，但是這種方法對探針的吸附量難以控制，且復雜環境也會影響其穩定性。另一種是Au通過化學鍵連接拉曼信號分子。其中，基于Au-S鍵連接是構建SERS生物傳感器是最常用的方式，如對小分子拉曼探針、DNA的SH-修飾以及利用多肽或蛋白質的天然SH-與Au進行連接，可構建應用于生物小分子、DNA和蛋白質以及生物環境如pH等多種SERS生物傳感器，在體液、細胞等復雜體系中進行拉曼檢測應用。但是生物體中含有大量的生物硫醇類物質(例如谷胱甘肽等)，而高濃度的生物硫醇類物質易通過配體交換反應取代通過Au-S連接的拉曼探針，破壞SERS生物傳感器，干擾實驗的可靠性和真實性，影響生物分子的高靈敏準確定量。因此，開發一種穩定的Au與探針分子的連接方式，構建抗生物硫醇干擾的SERS傳感器，對準確定量檢測生物體中生物分子極為重要。

作為硫族元素的成員，較重的Se原子與S原子相比，具有更大的極化率，SERS增強會更明顯。與Au-S鍵相比Au-Se鍵的能帶寬，有利于電子從Au到其硒醇修飾分子的轉移，得到更穩定的Au-Se鍵。從而可以解決SERS傳感器的不穩定性問題。有報道利用Au-Se鍵代替Au-S鍵構建納米探針應用到了生物熒光分析中，但是依然不能解決低含量分子的在體高保真定量檢測。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了一種高保真定量檢測Au-Se SERS傳感器用于復雜體系內生物分子超靈敏定量檢測的方法。利用本發明可以避免生物硫醇類物質的干擾，用于生物分子的超靈敏高保真檢測，并且可以實現細胞內生物分子高保真絕對定量檢測，具有良好的實際應用之價值。