[發明專利]基于磁珠和石墨烯化學電阻器的尿酸生物傳感器及制備方法

在審

• 申請號: 202211705593.2
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116242887A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 張汪洋
• 申請（專利權）人: 蘇州微光電子融合技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;C12Q1/62;C12Q1/26;C12N11/14;C12N9/06;G01N27/26;G01N27/30;G01N27/327;G01N33/543
• 代理公司: 蘇州博格華瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 32558
• 代理人: 匡立嶺

本發明公開了基于磁珠和石墨烯化學電阻器的尿酸生物傳感器及制備方法，包括：襯底、金屬電極、石墨烯、氧化鉿、反應室，所述金屬電極由底層粘附層與上層惰性金屬構成，所述石墨烯布置在所述金屬電極表面，所述石墨烯表面沉積有氧化鉿絕緣層，所述氧化鉿絕緣層上為反應室，所述氧化鉿絕緣層表面刻蝕圖形用于引線；所述反應室內布置有修飾尿酸酶的磁珠結構，所述磁珠結構由磁珠、尿酸酶、牛血清白蛋白組成，本發明的優勢在于充分利用石墨烯和磁珠的優良特性，實現低成本、便攜式、可重復、高靈敏尿酸檢測。

技術領域

本發明涉及生物傳感技術領域，尤其涉及基于磁珠和石墨烯化學電阻器的尿酸生物傳感器及制備方法。

背景技術

石墨烯常被用作生物傳感器的換能材料，檢測受體和目標分子之間的相互作用，并轉化為可檢測的信號，石墨烯生物傳感器具有小型化、檢測下限低、靈敏度高、設計簡單等優點，在多目標檢測的情況下，石墨烯生物傳感器的表面需要反復修改，會嚴重影響傳感器的性能，特別是，如果受體結合是不可逆的，傳感器設備不能重復使用，因此每一次檢測的成本可以顯著增加。

磁珠具有優良的性能，包括可擴展、可重復、較小的毒性、強大的磁性和高負載的敏感基質，在生物傳感領域廣泛應用。

尿酸是全血中的代謝物在許多臨床疾病的診斷中是至關重要的，如先兆子癇、痛風、帕金森病、高血壓和腎病等，目前臨床上常用的測定生物液中尿酸的方法有磷鎢酸比色法、紫外吸收法、質譜法、高效液相色譜法等，傳統方法存在一些缺點，包括操作程序復雜，樣品制備和檢測時間相對較長，儀器復雜，成本高，無法重復使用，無法實現便攜式檢測。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供基于磁珠和石墨烯化學電阻器的尿酸生物傳感器及制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：基于磁珠和石墨烯化學電阻器的尿酸生物傳感器及制備方法，包括：襯底、金屬電極、石墨烯、氧化鉿、反應室，所述金屬電極由底層粘附層與上層惰性金屬構成，所述石墨烯布置在所述金屬電極表面，所述石墨烯表面沉積有氧化鉿絕緣層，所述氧化鉿絕緣層上為反應室，所述氧化鉿絕緣層表面刻蝕圖形用于引線；所述反應室內布置有修飾尿酸酶的磁珠結構，所述磁珠結構由磁珠、尿酸酶、牛血清白蛋白組成。

本發明一個較佳實施例中，所述石墨烯通過濕法轉移方式布置在所述金屬電極表面。

本發明一個較佳實施例中，所述氧化鉿絕緣層厚度為10-20nm。

本發明一個較佳實施例中，所述襯底為藍寶石，所述金屬電極由光刻和金屬濺射制備。

本發明一個較佳實施例中，所述粘附層為鈦金屬，所述上層惰性金屬為Au。

本發明還提供了一種基于磁珠和石墨烯化學電阻器的尿酸生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：將尿酸酶與磁珠在混合進行修飾反應，尿酸酶的伯胺基團與磁珠的對甲苯磺酰基共價偶聯；用牛血清白蛋白對磁珠表面未結合尿酸酶的位點進行封閉。

本發明一個較佳實施例中，用手持磁鐵收集磁珠，用甘氨酸-氫氧化鈉緩沖液反復沖洗未反應的尿酸酶。

本發明解決了背景技術中存在的缺陷，本發明具備以下有益效果：

在本發明中提出結合磁珠和石墨烯化學電阻器作為尿酸檢測的微傳感器平臺，尿酸酶修飾在磁珠上可以從傳感器表面分離功能化步驟，這使得傳感器無需重復修飾，并且可重復使用，通過石墨烯化學電阻器檢測尿酸與修飾尿酸酶的磁珠特異性催化反應引起的pH變化，從而獲得尿酸濃度，該尿酸傳感器具有便攜式，可重復使用，制造工藝簡單，成本較低的特點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖；