[發明專利]一種高靈敏的檢測黏蛋白的光電化學傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 202010747674.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111830109B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 李正林;楊紅梅;于京華
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;G01N27/327
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 趙鳳

本發明公開了一種高靈敏的檢測黏蛋白的光電化學傳感器的制備方法。通過在修飾有金納米粒子的氧化銦錫導電電極表面生長二氧化鈦和硫銦鋅的復合納米材料，可以固定更多的發夾DNA鏈，提高檢測的靈敏度；隨后將適配體連接的修飾有二氧化錳顆粒的多枝雜交鏈負載在電極表面，其對過氧化氫具有良好的催化還原能力，將其作為模擬酶信號標簽，消耗電子供體過氧化氫來實現分析信號的放大；通過核酸外切酶的識別和酶切作用，進一步實現對黏蛋白的信號放大，從而完成光電化學傳感器的制備，實現對黏蛋白的超靈敏、準確檢測。

技術領域

本發明涉及腫瘤標志物檢測技術、多枝雜交鏈信號放大技術及復合納米材料技術領域，更具體地說是一種基于納米材料的類酶催化性能構建的用于檢測黏蛋白的光電化學傳感器。

背景技術

近年來，全球癌癥發病率急劇上升，極大地威脅著人類健康，癌癥早期檢測越來越引起人們的重視。黏蛋白是一類高分子量、高糖基化的蛋白質，存在于各種各樣的惡性腫瘤中，常在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌等多種癌癥中高表達，是一種潛在的癌癥生物標志物，因此在癌癥早期診斷領域引起了科學家們的極大興趣。到目前為止，一些檢測方法像酶聯免疫吸附測定、表面等離子共振、液相色譜-質譜以及電化學分析的方法已經被發展并用于黏蛋白的檢測。但是這些方法需要復雜的樣品前處理和昂貴的儀器，耗時、費力，因此發展一種操作簡便的、成本低的可以實現黏蛋白超靈敏檢測的分析方法具有重要意義。

二氧化鈦（TiO₂）作為一種n型光電材料，由于其無毒性、良好的催化活性、良好的生物相容性及獨特的光和電性能在光電化學（PEC）傳感器中被廣泛地應用。提高PEC傳感器靈敏度的關鍵是提高光電材料的PEC響應。通過將硫銦鋅（ZnIn₂S₄）與TiO₂復合形成的敏化結構可以降低電子和空穴的復合速率，更有效地增強光電信號。利用牛血清白蛋白合成的二氧化錳顆粒（MnO₂/BSA）具有良好的類酶催化活性和生物相容性，我們利用其特性可以調節工作電極和電解質溶液之間的電子傳播，從而調節光電信號，實現對目標物的定量檢測。

近年來，多枝雜交鏈信號放大技術也引起了廣泛的關注，通過多枝雜交鏈反應，可以獲得更長的帶有多條分枝的DNA雙螺旋結構。有利于負載更多的MnO₂/BSA，我們利用MnO₂/BSA對H₂O₂表現出的良好的催化還原能力，將其標記在多枝雜交鏈上，作為新型的模擬酶信號標簽，可以極大地增強光電材料的PEC響應，提高分析檢測的靈敏度。

發明內容

本發明的目的是通過制備具有大的比表面積、良好的生物相容性和光電性能的TiO₂/ZnIn₂S₄光電材料，獲得一個極大的PEC光電流響應，將發夾DNA鏈固定在其表面，其可以特異性結合黏蛋白的適配體鏈（Apt），將適配體鏈連接的修飾有MnO₂/BSA顆粒的多枝雜交鏈負載在電極表面，因為MnO₂/BSA的類酶催化作用，催化電子供體H₂O₂分解，獲得一個衰減的PEC信號，當目標物靠近電極表面時，和適配體鏈結合，而修飾有MnO₂/BSA的多枝雜交鏈脫落，催化作用削弱，PEC電流再次增強，通過PEC電流的變化值來實現對目標物定量檢測，能有效地避免假陽性信號，降低背景信號。此外，通過核酸外切酶I（Exo I）的高選擇的識別和酶切作用，實現對目標物的信號放大，實現對黏蛋白的超靈敏檢測。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下措施來實現的：

（1）在ITO電極上沉積一層金（Au）納米粒子：首先將ITO導電電極依次在丙酮、乙醇、二次水中各清洗10 min，將清洗后的電極插入含有1%-5%氯金酸的沉積液中，利用電位溶出分析法，在沉積電位為-0.2 V，沉積時間為30-60 s，將金納米粒子沉積在ITO導電電極的表面，沉積完成后，用二次水清洗電極表面，并在室溫下自然干燥，獲得ITO/Au電極；