[發(fā)明專利]一種基于DNA-AuNPs體系的比色陣列傳感器及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110687198.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113418884A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳忻;許鋒;梁勇
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 林玉芳;辜丹蕓

本發(fā)明公開了一種基于DNA?AuNPs體系的比色陣列傳感器，包括三個傳感單元，每個傳感單元均包括一條核酸適配體和表面帶負(fù)電荷的納米金顆粒，三個傳感單元的核酸適配體各不相同，且均為氨基糖苷類抗生素的核酸適配體；三個傳感單元的納米金顆粒粒徑相同，且在10～20nm范圍內(nèi)。本發(fā)明還提供了所述基于DNA?AuNPs體系的比色陣列傳感器的制備方法。該比色陣列傳感器靈敏度高，對5種氨基糖苷類抗生素可以實現(xiàn)40ng/mL最低濃度下有效區(qū)分，低于國家檢測標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抗生素檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于DNA-AuNPs體系的比色陣列傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

氨基酸糖苷類抗生素(簡稱AGs)是由氨基糖分子和氨基環(huán)醇通過醚鍵連接而成的一類廣譜抗生素，其分子中含氨基環(huán)醇類和氨基糖分子，并由配糖鍵連接成苷。常見的種類有第一代的卡那霉素、新霉素、鏈霉素，第二代的慶大霉素、妥布霉素、地貝卡星以及第三代的阿米卡星、阿貝卡星等。

AGs抗菌譜廣泛且大致相同，各AGs之間抗菌作用無明顯差別，對多種革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌具有明顯的抗菌效果。因其價格低廉、抗菌性強(qiáng)，在獸醫(yī)學(xué)與畜牧業(yè)中常被添加在飼料中用于治療細(xì)菌性腸炎、奶牛乳腺炎等，同時促進(jìn)動植物的生長繁殖。AGs可與細(xì)菌核糖體結(jié)合，干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成過程，并破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的完整性，是目前治療需氧革蘭陰性桿菌感染的重要藥物之一。

毒理學(xué)研究表明，AGs具有耳毒性、腎毒性、神經(jīng)肌肉阻滯以及其他毒副作用，人類長期食用殘留超標(biāo)的畜產(chǎn)品將會導(dǎo)致前庭功能障礙、聽神經(jīng)損傷、腎毒性增加等副作用，從而損壞健康。

盡管氨基糖苷類抗生素使用不當(dāng)?shù)暮蠊麌?yán)重，但依然有不法商販濫用抗生素，造成了抗生素濫用、污染環(huán)境的現(xiàn)象。因此國內(nèi)外許多國家都對動物性食品制定了氨基糖苷類抗生素的最高殘留限量(Maximum Residue Limit，MRL)，如表1所示：

表1各個國家氨基糖苷類抗生素MRLs

納米金(AuNPs)即指金的微小顆粒，其直徑在1～150nm，形狀有球形、納米棒(AuNRs)、納米籠、納米星或納米殼(AuNSs)等。它具有較大的表面積-體積比、高摩爾消光系數(shù)(10⁸～10¹⁰M^-1cm^-1)的特性，且尺寸可控、良好的生物相容性，具有電子密度高、表面化學(xué)性質(zhì)易于改變、可催化等優(yōu)點，它能與多種生物大分子結(jié)合且不影響其原本的活性。

AuNPs具有獨特的光學(xué)和化學(xué)性質(zhì)。主要體現(xiàn)在AuNPs具有良好的光吸收和散射性能。金屬表面的傳導(dǎo)電子被特定波長的光激發(fā)時，會發(fā)生集體振動。這種振動被稱為局部表面等離子體共振(LSPR)。

局部表面等離子體共振這一特性導(dǎo)致AuNPs的吸收和散射強(qiáng)度明顯高于相同尺寸的非等離子體納米顆粒。通過控制粒子的尺寸、形狀和粒子表面的局部折射率，可以調(diào)節(jié)AuNPs的吸收和散射特性。LSPR的變化導(dǎo)致了AuNPs的顏色隨直徑增大而由酒紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)紫色，進(jìn)一步表現(xiàn)為光譜吸收帶的遷移。AuNPs的LSPR特性對于其光學(xué)檢測起著重要的作用，LSPR譜帶強(qiáng)度和頻率大小與AuNPs的顆粒大小、形狀、粒子間距以及介質(zhì)的介電常數(shù)(折射率)有關(guān)。當(dāng)待測物與AuNPs相互作用時，LSPR也將發(fā)生變化，從而改變AuNPs吸收帶的波長、散射強(qiáng)度和溶液的顏色。利用此特性，可以通過肉眼半定量確定目標(biāo)物濃度或者通過UV-vis光譜、熒光光譜、散射光譜定量測定目標(biāo)物的濃度。因此，基于納米金材料的光學(xué)檢測傳感器極大地簡化了核酸、蛋白質(zhì)、小分子和重金屬離子的檢測過程。

陣列傳感器是指以幾何圖形排列的一組傳感器，用于采集和處理電磁、光或聲信號。可視化陣列傳感器是指肉眼可以直接識別光信號的一類傳感器。與具有高度特異性的“鎖鑰”模式相比，陣列傳感器中的傳感器元件對被分析物有不同的影響。陣列傳感器用于增加新的維度，幫助估計更多的參數(shù)和提高估計性能。可視化是為了使信號接受更加方便，提高檢測效率。