[發明專利]光電化學生物傳感器及其在甲基轉移酶活性檢測中的應用

有效

• 申請號: 202110582957.1
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113406160B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 張春陽;崔琳;沈靜竺
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/36;G01N27/327
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明公開了光電化學生物傳感器及其在甲基轉移酶活性檢測中的應用，包括傳感電極、金納米顆粒、雙鏈DNA、內切酶和染料，傳感電極表面覆蓋P型共價有機聚合物膜；雙鏈DNA內設有識別位點，識別位點能夠被甲基轉移酶甲基化，雙鏈DNA的一條單鏈DNA設置為用于連接所述P型共價有機聚合物膜，雙鏈DNA的另一條單鏈DNA設置為用于連接金納米顆粒，內切酶用于將未甲基化的雙鏈DNA解鏈；染料能夠插入至雙鏈DNA的磷酸骨架中。本發明提供的光電化學生物傳感器具有檢測靈敏度高、操作快等優點，能夠對甲基轉移酶活性進行靈敏快速的檢測。

技術領域

本發明光電化學檢測技術領域，涉及光電化學生物傳感器及其在甲基轉移酶活性檢測中的應用。

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。

異常的DNA甲基化模式取決于DNA甲基轉移酶活性的改變，而DNA甲基轉移酶可能作為各種癌癥和遺傳疾病的治療靶點和生物標志物。人類的一些疾病往往與異常的DNA甲基化相關。因此，DNA甲基化分析對于遺傳疾病的早期診斷有至關重要的作用。到目前為止，已經發展出各種用于測定DNA甲基化和DNA甲基轉移酶(DNA MTase)活性的方法，如高效液相色譜法、熒光方法、電化學發光法、聚合酶鏈反應法、比色測定法和凝膠電泳等。然而，大多數DNA MTase活性的測定方法有設備昂貴、操作過程復雜、需要專業的技術人員等缺點。與上述方法相比，光電化學生物傳感器具有成本低、設備簡單、靈敏度高、操作快等優點，逐漸引起了人們的關注。

光電化學(PEC)檢測是一種新興的、動態發展的分析技術，因其兼具電化學分析和光學分析的優點而受到人們的廣泛關注。與傳統的電化學方法和光學方法相比，由于激發源和檢測信號的分離，使PEC生物傳感器具有較高的靈敏度和背景信號低的潛力。當前PEC檢測的信號傳遞機制主要局限于改變電子供體/受體濃度或改變擴散效率來實現信號的減弱/增強。滴涂法仍然是目前廣泛采用的電極制備方法。然而，發明人研究發現，光活性材料在電極上的不可重復性和不穩定性嚴重地阻礙了電荷遷移，同時檢測靈敏度較低，從而影響PEC傳感在檢測DNA甲基轉移酶活性中的應用。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供光電化學生物傳感器及其在甲基轉移酶活性檢測中的應用，本發明提供的光電化學生物傳感器具有檢測靈敏度高、操作快等優點。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一方面，一種光電化學生物傳感器，包括：

傳感電極，電極表面覆蓋P型共價有機聚合物膜；

金納米顆粒和雙鏈DNA，所述雙鏈DNA內設有識別位點，所述識別位點能夠被甲基轉移酶甲基化，所述雙鏈DNA的一條單鏈DNA設置為用于連接所述P型共價有機聚合物膜，所述雙鏈DNA的另一條單鏈DNA設置為用于連接金納米顆粒；

內切酶，用于將未甲基化的雙鏈DNA解鏈；

染料，所述染料能夠插入至雙鏈DNA的磷酸骨架中。

P型共價有機聚合物不僅具有比表面積大的優勢，而且具有優異的光電性質，有利于光電信號的傳感；同時，P型共價有機聚合物的層間形成強π-π堆積會產生高孔隙率和結晶度，這有利于電荷載流子的輸運，為載流子的傳遞提供了輸運通道。

金納米顆粒的表面能夠發生表面等離子體共振(SPR)，具有可見光誘導電荷分離、附近強局域電場和獨特的等離子體吸光特性。通過表面等離子體共振，不僅可以作為染料的光收集天線，而且可以提高光電流傳輸效率。經過SPR效應和染料敏化作用的協同，能夠大大提高傳感器的檢測靈敏度，再經過P型共價有機聚合物膜進行高效率的信號輸出，從而實現高靈敏度的檢測。