[發明專利]一種檢測胰島素的電化學適配體傳感器及其制備和使用方法

在審

• 申請號: 202111315217.8
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN114034748A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 常竹;劉瑾瑾;朱碧澄;朱旭;郝遠強;張銀堂;徐茂田
• 申請（專利權）人: 商丘師范學院
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發明屬于傳感器領域，涉及納米材料修飾石墨烯打印電極與適配體傳感器，特別是指一種檢測檢測胰島素的電化學適配體傳感器及其制備和使用方法。通過引入核酸適配體片段Apt，當目標物胰島素存在時，Apt在電極表面結合成復合物，表現出完整適配體的功能，識別目標分子前后使得金納米顆粒與電極表面的距離發生變化，從而獲得電化學信號的改變，激光打印石墨烯電極檢測限為22.7 fM，玻碳電極檢測限為9.8 fM，本申請的傳感器設計方案構建于一次性、便攜式、低成本的激光打印石墨烯電極上，這將便于傳感器的商品化，在實現檢測胰島素的便攜式傳感設備方面具有廣闊的前景。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，涉及納米材料修飾石墨烯打印電極與適配體傳感器，特別是指一種檢測胰島素的電化學適配體傳感器及其制備和使用方法。

背景技術

胰島素作為人體調節血糖的激素，參與調節糖代謝，維持血糖平衡，促進葡萄糖攝取。胰島素分泌障礙是引發糖尿病、癌癥和神經退行性疾病的重要原因。糖尿病是幾乎所有國家最常見的慢性疾病之一，隨著生活方式的改變，糖尿病患者的數量也在不斷增加。糖尿病患者通常伴有高血糖，可導致嚴重的并發癥，如腎衰竭、心臟病、中風等。通過監測胰島素的濃度可作為早期發現糖尿病以及有無并發癥的指標，因此建立一種靈敏、選擇性、簡單的胰島素檢測方法對糖尿病的診斷和相關并發癥的預防具有重要意義。

目前檢測胰島素的方法多種多樣，如表面增強拉曼散射、高效液相色譜、電化學、熒光和免疫分析法。其中電化學因其方法簡單、易于小型化、響應速度快、靈敏度高等優勢而受到人們的廣泛關注。電化學免疫傳感器和電化學適配體傳感器是兩種主要的電化學生物傳感器，已被廣泛應用于檢測各種疾病標志物。然而，電化學免疫傳感器存在成本高、抗體不穩定等缺點。因此開發一種具有高靈敏度和選擇性的電化學適體傳感器以滿足胰島素檢測的實際需要是十分必要的。

適配體是一段可與相應的靶分子特異性結合的寡核苷酸序列(DNA或 RNA),它是通過指數富集配體系統進化技術(SELEX)從體外隨機寡核苷酸文庫中篩選得到的，且針對靶分子具有高親和力和高特異性。適配體作用的靶分子非常廣泛，可特異性結合蛋白質等生物大分子，還有藥物、金屬離子等小分子，甚至細胞和細菌。適配體與靶分子結合后可能會發生構象變化，引起電化學指示劑與電極表面距離改變，進而導致電化學讀數不同。

李婷婷“基于金屬納米粒子—石墨烯復合材料電化學傳感器的構建及應用” (山西大學，2016)中提到通過Au-S鍵將胰島素適配體固定在AuNPs/O-GNs 修飾的玻碳電極(GCE)上，實現了對胰島素的檢測，其檢測范圍為1.0×10^-14- 5.0×10^-10mol/L，檢測限為6.0×10^-5mol/L。GCE具有導電性好、化學穩定性高的優點，在電分析化學中得到廣泛的使用，但存在體積較大，不具備柔韌性的問題。而與GCE相比，激光打印石墨烯電極(LSGE)具有比表面積大、電導率高、成本低和易于小型化等優點。同時，LSGE可以很容易定制實驗所需要的幾何圖形、尺寸和布局，無需進一步修飾即可直接用作電極。這些特性使LSGE 在便攜式電化學傳感裝置中作為一次性電極使用具有很大的應用前景。

發明內容

本發明提出一種檢測胰島素的電化學適配體傳感器及其制備和使用方法，通過引入核酸適配體片段Apt，當目標物胰島素存在時，Apt在電極表面結合成復合物，表現出完整適配體的功能，識別目標分子前后使得金納米顆粒與電極表面的距離發生變化，從而獲得電化學信號的改變，LSGE檢測限為22.7fM， GCE檢測限為9.8fM，本申請的傳感器設計方案構建于一次性、便攜式、低成本的LSGE上，這將便于傳感器的商品化，在實現檢測胰島素的便攜式傳感設備方面具有廣闊的前景。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種檢測胰島素的電化學適配體傳感器的制備方法，步驟如下：