[發(fā)明專利]一種基于多腺嘌呤的倒置莖環(huán)比率型電化學DNA生物傳感器及其應用

有效

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• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115165983B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 李蘭英;聞艷麗;劉剛;陶晴;王樂樂;李妍;羅明;丁敏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海市計量測試技術(shù)研究院
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/30;G01N27/327
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發(fā)明提供了一種基于多腺嘌呤的倒置莖環(huán)比率型電化學DNA生物傳感器及其應用，所述電化學DNA生物傳感器包括多腺嘌呤倒置莖環(huán)探針、亞甲基藍修飾的信號探針、二茂鐵修飾的內(nèi)標探針和金電極，所述多腺嘌呤倒置莖環(huán)探針為三嵌段倒置莖環(huán)結(jié)構(gòu)。所述多腺嘌呤倒置莖環(huán)探針的骨架結(jié)構(gòu)從5’?3’依次為：第三結(jié)合區(qū)域?第一結(jié)合區(qū)域?第二結(jié)合區(qū)域，所述第二結(jié)合區(qū)域和第三結(jié)合區(qū)域雜交互補配對形成倒置莖環(huán)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中所述電化學DNA生物傳感器采用亞甲基藍和二茂鐵的峰電流的比值作為信號輸出，可以有效排除檢測過程中微環(huán)境的變化、電極有效面積不同、組裝捕獲探針密度不同等因素的影響，檢測性能優(yōu)越，具有廣闊的應用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物分子檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多腺嘌呤的倒置莖環(huán)比率型電化學DNA生物傳感器及其應用。

背景技術(shù)

眾所周知，電化學DNA生物傳感器具有很多優(yōu)點，例如簡單、靈敏度高、選擇性好和較低的檢測成本。目前它已被廣泛應用于各種分析物的檢測，從離子到小分子到核酸，甚至蛋白質(zhì)。然而，常規(guī)的電化學DNA生物傳感器通常局限于單信號模式，這就不可避免地引入來自底物和檢測系統(tǒng)等干擾因素，包括單個電極表面積不同、電極表面組裝DNA個數(shù)不同、復雜生物樣品中其它生物分子在傳感界面上的非特異型吸附和遲緩的電子轉(zhuǎn)移動力學等，這就會導致實驗結(jié)果重復性差，背景信號高，靈敏度不足夠高。

為克服單信號模式的內(nèi)在缺陷，最近，科學工作者致力于開發(fā)雙信號模式的電化學DNA生物傳感器，即比率型電化學DNA生物傳感器，因為雙信號的比率強度與傳感器或檢測底物試劑濃度無關(guān)，它可以通過自校準能力得到更精確的信號。

2015年，Ellington等首次構(gòu)建了基于分子信標的比率型電化學生物傳感器，分子信號的兩端分別標記經(jīng)典的電活性物質(zhì)(二茂鐵和亞甲基藍)，亞甲基藍作為構(gòu)象變化的信號輸出，二茂鐵作為內(nèi)部控制，在構(gòu)象轉(zhuǎn)變過程中，只有亞甲基藍信號探針與電極表面之間的距離發(fā)生了明顯的變化引起方波伏安曲線上峰電流的變化，而二茂鐵控制探針與電極表面之間的距離保持相對恒定，采用亞甲基藍和二茂鐵的峰電流的比值作為信號輸出，重復性比經(jīng)典的電化學DNA生物傳感器小1個數(shù)量級，而且不影響其靈敏度或選擇性。隨后，一系列的比率型電化學生物傳感器被開發(fā)出來，用于循環(huán)腫瘤DNA、汞離子、凝血酶、卡那霉素的檢測。

但是，目前的檢測DNA的比率型電化學生物傳感器仍然存在穩(wěn)定性差的問題，因此，提供一種重復性好、穩(wěn)定性更高的檢測DNA的比率型電化學生物傳感器具有重要應用價值。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于多腺嘌呤的倒置莖環(huán)比率型電化學DNA生物傳感器及其應用，所述電化學DNA生物傳感器中含有一種三嵌段倒置莖環(huán)結(jié)構(gòu)的多腺嘌呤DNA探針，無需特別修飾，僅依靠中間的多腺嘌呤與金的共價結(jié)合就能夠?qū)崿F(xiàn)捕獲探針在金電極表面的緊湊和有序組裝。

本發(fā)明中所述電化學DNA生物傳感器采用亞甲基藍和二茂鐵的峰電流的比值作為信號輸出，可以有效排除檢測過程中微環(huán)境的變化、電極有效面積不同、組裝捕獲探針密度不同等因素的影響，取得再現(xiàn)性小于2.77％，無需信號放大，檢測限就能達到0.34pM的優(yōu)越性能。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種基于多腺嘌呤的倒置莖環(huán)比率型電化學DNA生物傳感器，所述電化學DNA生物傳感器包括多腺嘌呤倒置莖環(huán)探針、亞甲基藍修飾的信號探針、二茂鐵修飾的內(nèi)標探針和金電極；所述多腺嘌呤倒置莖環(huán)探針為三嵌段倒置莖環(huán)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述多腺嘌呤倒置莖環(huán)探針的骨架結(jié)構(gòu)從5’-3’依次為：第三結(jié)合區(qū)域-第一結(jié)合區(qū)域-第二結(jié)合區(qū)域，所述第二結(jié)合區(qū)域和第三結(jié)合區(qū)域雜交互補配對形成倒置莖環(huán)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述第一結(jié)合區(qū)域用于與金電極共價結(jié)合，形成自組裝單分子層膜。