[發明專利]電化學核酸傳感器

在審

• 申請號: 202211702743.4
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115980159A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 王晗;王雪琪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王賽

1.一種電化學核酸傳感器，其特征在于，包括：

傳感電極，所述傳感電極包括電極基底以及電極界面，所述電極基底用于電性連接數據采集器，所述電極界面連接在所述電極基底上，所述電極界面包括探針層、固定層以及電子轉移層；所述固定層用于將所述探針層和電子轉移層連接在所述電極基底上；所述探針層用于特異性識別和捕獲待測樣本中的待測核酸分子，所述電子轉移層用于傳遞生化反應中產生的電流信號；以及

核酸分子信號放大體系，所述核酸分子信號放大體系用于放大所述探針層捕獲的待測核酸分子并經過核酸雜交形成充足的核酸雙鏈區段，以及用于采集嵌入核酸雙鏈區段中的電活性物質在氧化還原反應過程中的電子轉移信號。

2.根據權利要求1所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述電極基底選自硬質傳感器基底或者柔性傳感器基底，其中，所述硬質傳感器基底的制備材料包括硅片、玻璃、環烯烴聚合物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾種，所述柔性傳感器基底的制備材料包括聚二甲基硅氧烷、聚酰胺、聚氨酯以及聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述探針層含有5’端和/或3’端進行基團修飾的單鏈核酸探針，所述探針層通過所述單鏈核酸探針與待測樣本中的待測核酸分子間的堿基互補配對作用實現識別和捕獲待測核酸分子，所述基團修飾中的基團包括巰基、氨基以及羧基中的一種或幾種。

4.根據權利要求1所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述固定層含有納米粒子和/或化學分子，所述固定層通過共價連接作用將所述探針層和電子轉移層連接在所述電極基底上。

5.根據權利要求4所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述納米粒子選自氨基、羧基或者巰基化學基團修飾的金屬納米顆粒、碳納米管和導電聚合物中的一種或幾種，所述化學分子選自1-芘丁酸N-羥基琥珀酰亞胺酯、1-芘丁酸、(1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺、N-羥基琥珀酰亞胺中的一種或幾種。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述電子轉移層由導電材料制備而成，其中，所述導電材料選自金屬材料、導電非金屬材料、二維導電納米材料。

7.根據權利要求6所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述導電金屬材料包括金、鉑、鎳以及鈦中的一種或幾種；

和/或，所述導電非金屬材料包括碳漿、碳纖維以及聚乙撐二氧噻吩中的一種或幾種；

和/或，所述二維導電納米材料包括石墨烯、碳納米管以及金屬納米顆粒中的一種或幾種。

8.根據權利要求7所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述電子轉移層呈立體多孔結構，和/或平面網狀結構，和/或三維骨架結構。

9.根據權利要求1-5、7-8任意一項所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述核酸分子信號放大體系包括分子信號放大體系以及信號檢測體系；

所述分子信號放大體系包括標簽序列、預放大序列以及放大序列三個區域，所述標簽序列用于識別和結合待測核酸分子；所述預放大序列用于結合并拓展所述標簽序列，為所述放大序列的雜交提供較長的核酸單鏈；所述放大序列用于核酸雜交形成充足的核酸雙鏈區段；

所述信號檢測體系由電活性分子組成，所述電活性分子包括染料類電活性分子、金屬有機配合物類電活性分子、類過氧化氫酶類電活性分子以及有機小分子類電活性分子中的一種或幾種，所述信號檢測體系用于采集經過所述分子信號放大體系放大后的嵌入核酸雙鏈區段中的電活性物質在氧化還原反應過程中的電子轉移信號。

10.根據權利要求9所述的電化學核酸傳感器，其特征在于，所述放大序列包括多級放大序列，所述多級放大序列的放大序列層級為1-10級。