[發(fā)明專利]自組裝單分子膜修飾電極及其制備方法和用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211511702.7
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115950933A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)國良;陳巧玲;金誠;賈瑤瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 常州先趨醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 金嘯

本發(fā)明提供一種自組裝單分子膜修飾電極及其制備方法和用途。我們采用屏蔽分子和導(dǎo)體分子同時修飾電極，既保證電極的導(dǎo)電性，有能有效避免假陽性的產(chǎn)生，提高了電極的檢測精準(zhǔn)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及自組裝單分子膜修飾電極及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

未加任何修飾的金電極有極好的導(dǎo)電性質(zhì)，然而在分子的電化學(xué)檢測中，通常是通過探針等和目標(biāo)物質(zhì)的特異性結(jié)合，結(jié)合之后能夠得到電信號或發(fā)生電信號的改變，從而實現(xiàn)分子檢測。如果不對金電極進(jìn)行修飾，則沒有發(fā)生特異性結(jié)合的帶有電信號的物質(zhì)也能夠在電化學(xué)檢測中被電極檢測到。

自組裝單層膜(self-assembled?monolayer,SAM)是指通過分子與基體表面以及分子間的物理化學(xué)作用自發(fā)地形成二維單層分子層，具有均勻一致，排列緊密等特點(diǎn)。自組裝單層膜(SAM)已經(jīng)被廣泛研究，其中金與硫醇化合物有著很強(qiáng)的親和力，經(jīng)常被用來作為基底制備SAM。自組裝單層膜中核心的分子結(jié)構(gòu)可以被視為兩部分：頭部基團(tuán)和尾部基團(tuán)。頭部基團(tuán)是遠(yuǎn)離基底一側(cè)的基團(tuán)，通常是單層膜的功能端；而尾部基團(tuán)是靠近基底一側(cè)的基團(tuán)，如果基底是金材料則尾部集團(tuán)通常是硫醇，如果是與硅表面結(jié)合則選擇氯硅烷。

自組裝單層膜還有一個重要的特點(diǎn)，在同一塊基底中可以連接不同的結(jié)構(gòu)的分子形成單層的混合膜。常見的合成方法就是將需要連接的分子膜以一定的比例配置成溶液，然后將金浸沒在溶液中完成自組裝。

現(xiàn)有技術(shù)中對自組裝單層膜已有研究。該技術(shù)的主要應(yīng)用場景有自組裝薄膜和涂層材料；在MEMS元器件中構(gòu)建疏水表面；對藥物形成薄膜包衣用于靶向癌癥治療；用于生物分析中的DNA鏈固定等等。這些應(yīng)用通常都是使用單一的自組裝溶液對材料表面進(jìn)行修飾達(dá)到一定的效果。對同一個基底修飾幾種不同的自組裝單層膜的研究比較稀缺。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的技術(shù)方案通過在電極表面增加一層屏蔽的自組裝單層膜來隔絕沒有發(fā)生特異性結(jié)合的帶有電信號的物質(zhì)與金電極的接觸，同時又增加了導(dǎo)體分子，達(dá)到提高電極的檢測性能。

本發(fā)明的一方面提供了一種用于核酸分子電化學(xué)檢測的電極，包括電極，所述電極的表面修飾了屏蔽分子和導(dǎo)體分子，所述導(dǎo)體分子的長度小于或等于屏蔽分子的長度，所述屏蔽分子包括頭部基團(tuán)和尾部基團(tuán)，所述頭部基團(tuán)為屏蔽基團(tuán)，尾部基團(tuán)為連接基團(tuán)，用于連接電極。

通常來說，屏蔽分子的長度范圍可以是12-40個碳鏈長度。

進(jìn)一步地，所述電極可以以現(xiàn)有技術(shù)中的任何能與硫氫鍵自組裝連接的電極，例如銀電極，銅電極，金電極，或鉑電極，優(yōu)選為金電極。

進(jìn)一步地，常見的屏蔽基團(tuán)可以是長碳鏈的醇(12個碳鏈以上)，尾部基團(tuán)可以是巰基(-SH)。頭部的屏蔽基團(tuán)可以阻擋非目標(biāo)分子與電極的結(jié)合，尾部基團(tuán)可以使得屏蔽分子與電極之間形成化學(xué)鍵，達(dá)到固定屏蔽分子的目的。

進(jìn)一步地，所述頭部基團(tuán)為含有若干個依次連接的乙二醇和10-20個碳的烷烴鏈組成，可以參見如圖4a，所述尾部基團(tuán)為巰基。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)體分子為苯環(huán)鏈結(jié)構(gòu)或者苯環(huán)和炔基交替相連的長鏈。

本發(fā)明的另一方面提供了上述電極用于檢測核酸分子的用途。所述核酸分子可以是來自生物體的DNA或RNA。

本發(fā)明的另一方面提供了一種用于檢測核酸分子的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品含有上述電極以及生物探針。

進(jìn)一步地，所述生物探針為含有能夠與目標(biāo)基因中靶標(biāo)序列進(jìn)行結(jié)合、互補(bǔ)配對的核苷酸序列的單鏈核酸。對探針的設(shè)計，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參考現(xiàn)有技術(shù)中的生物探針的設(shè)計方法。生物探針的主要目的是捕獲目標(biāo)核酸，并且將目標(biāo)核酸拉近電極。

進(jìn)一步地，所述生物探針上修飾有氧化還原分子，例如二茂鐵分子。