[發明專利]一種通過插入法構建電化學核酸傳感器識別元件的方法

在審

• 申請號: 202110052575.8
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN113125539A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 劉丹;左國偉;張章;姚娟
• 申請（專利權）人: 重慶醫科大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/416
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 殷興旺

本發明屬于生物傳感器構建技術領域，具體公開了一種通過插入法構建電化學核酸傳感器識別元件的方法。所述方法插入法，具體為：將巰基化的捕獲探針插入到稀釋劑巰基層，構建電化學核酸傳感器識別元件。相較于現有的回填法，采用本發明的插入法制備電化學核酸傳感器識別元件，能提高識別元件的均一性，同時保持了探針的雜交活性，因此具有更好的分析性能；同時，結合計時電量法分析了本捕獲探針與溶液中靶核酸之間的雜交反應過程的熱力學和動力學參數，發現本發明的插入法更有助于在分子水平上理解界面雜交反應的機制。

技術領域

本發明涉及生物傳感器構建技術領域，特別是涉及一種通過插入法構建電化學核酸傳感器識別元件的方法。

背景技術

核酸生物傳感器是20世紀90年代中期逐漸發展起來的一種新的傳感器技術。核酸生物傳感器以DNA作為敏感元件，通過換能器將DNA與待測物質之間相互作用的生物信號轉變為可測的信號。與傳統方法相比，DNA生物傳感器具有快速、靈敏、操作簡單、特異性強、適合于POCT檢測等特點。近年來DNA生物傳感器在基因診斷、環境監控、藥物研究等領域的應用受到廣泛重視。根據換能器的不同，DNA生物傳感器可以分為電化學、熒光、石英晶體微天平和場效應晶體管DNA傳感器。其中，由于電化學DNA生物傳感器的探頭表面固定了特異性的分子識別元件，因而具有高選擇性和特異性、通量高、響應快、樣品用量少、傳感器連同測定儀的成本低于大型的分析儀器以及便于推廣普及等優點，所以受到了很高程度的關注。

電化學DNA生物傳感器(簡稱E-DNA傳感器)包含一個通過Au-S鍵固定在金電極上的捕獲探針，由于它快速、無試劑且操作方便，因此是一種特別有前景的寡核苷酸檢測方法。捕獲探針充當與目標核酸雜交的生物受體，并進一步將雜交事件轉換為電化學信號，電化學信號檢測方法包括電流法、阻抗法、電導法和電位法。影響E-DNA傳感器靈敏度、可重復性和特異性的關鍵是捕獲探針的固定以及靶核酸與捕獲探針之間的雜交。

巰基化探針在金電極表面的自組裝是獲得電化學核酸傳感器傳感器識別元件的最常用方法，這種方法是將金電極浸沒于巰基修飾的探針溶液中，探針通過金-硫鍵自主裝于電極表面，其它稱為稀釋劑的小分子也固定于金電極表面來改善電化學傳感器的分析性能。稀釋劑可以實現多種目的：控制探針的表面密度；提高探針與靶基因之間的雜交活性；阻止探針的非特異性吸附。電化學核酸傳感器面臨的一個重要挑戰就是如何控制探針的構象、方向和空間分布，這些會影響傳感器的靈敏度、特異度和重現性。目前構建E-DNA傳感器接口的常用方法為回填法。回填法是先將電極浸泡于巰基化的捕獲探針溶液中，再用稀釋劑進行回填。但是，回填法制備的傳感器識別元件均一性不夠，而且，由于電荷排斥作用和界面效應，阻礙了探針與靶核酸之間的相互作用，使得電化學核酸傳感器表面核酸之間的雜交效率明顯低于溶液中的雜交效率，從而影響電化學傳感器的分析性能。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種通過插入法構建電化學核酸傳感器識別元件的方法，是一種通過插入法固定探針以提高金電極表面探針雜交速率的新方法，能提高傳感器識別元件的均一性，同時保持了探針的雜交活性，使其具有更好的分析性能。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種通過插入法構建電化學核酸傳感器識別元件的方法，包括：將巰基化的捕獲探針插入到稀釋劑巰基層，構建得到電化學核酸傳感器識別元件。

進一步，所述稀釋劑為MCH，所述方法為：用MCH對金電極進行封閉，然后將捕獲探針固定于金電極上。

進一步，將金電極用不同濃度的MCH溶液進行封閉，然后將巰基化的捕獲探針固定于金電極上，所述MCH溶液的濃度為10-100μM，優選為20-100μM，更優選為20-50μM。

進一步，金電極在MCH溶液中的封閉條件為4-42℃、0.5-2h；優選地，封閉溫度為4、15、25、37、42℃，封閉時間為0.5h、1h、1.5h、2h，更優選為37℃、1h。