一种基于纳米阵列的适配体电化学传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米阵列的适配体电化学传感器，是以镀金聚丙烯腈(Au@PAN)纳米阵列为电极，通过Au

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米阵列的适配体电化学传感器


[0001]本专利技术涉及一种特异识别待检测物的传感器，属于生物化学传感器领域。

技术介绍

[0002]电化学生物传感器，是将电化学技术和生物技术相结合的一种分析方法，以固定电极为基础，将生物敏感分子修饰在电极表面，利用生物分子之间的特异识别能力，进行特异性识别，并将其产生的化学信号转换为电信号，从而实现其对目标物的检测。该方法具有灵敏、快速、操作简便等优点，在食品、环境等领域具有广泛的应用前景，但是其在使用时需要额外添加特定的选择性物质或者纳米材料来提高其选择性和灵敏度，大大限制了其在检测方面的应用。
[0003]有序纳米衬底材料与纳米颗粒一样具有高比表面积、小尺寸效应、量子尺寸效应等特点，增强传感器灵敏性的同时还可以避免常规纳米颗粒易泄漏的问题，在电化学传感器领域具有良好的应用前景。
[0004]核酸适配体因其与目标分子间的高亲和力和特异性，且具有高选择性、化学稳定性好、成本低、易于合成和修饰等优点，可克服使用抗体带来的排异性及酶易失活、稳定性差等缺点，被广泛应用于生物小分子的分析检测中。而一端修饰亚甲基蓝的核酸适配体还兼具有一定的电催化性能，可协同催化放大电流信号。
[0005]若将适配体的特异性识别与纳米结构电化学传感器的信号放大效应相结合，制备出可以兼具二者优点的传感器，将会具有广泛的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于纳米阵列的适配体电化学传感器及其制备方法，所要解决的技术问题在于将核酸适配体与电化学传感方法相结合，制备出具有高灵敏度、高选择性的电化学传感器。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0008]本专利技术基于纳米阵列的适配体电化学传感器，包括工作电极、参比电极和对电极。所述工作电极为修饰有适配体的有序纳米阵列金电极；所述参比电极为饱和甘汞电极；所述对电极为铂丝电极。
[0009]所述修饰有适配体的有序纳米阵列金电极是通过Au
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S键将5'端修饰有
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SH、3'端修饰有MB的适配体(MB
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Apt)修饰在有序纳米阵列金电极的表面，并用一端修饰有
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SH的短链DNA(T5)填充剩余的过多结合位点后获得的。
[0010]三电极体系所用支持电解质为铁氰化钾/亚铁氰化钾(浓度比1：1)的溶液。
[0011]所述适配体序列为：
[0012]SH
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TTTTTTTGAGGGTCGCATCCCGTGGAAACAGGTTCATTG
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MB；
[0013]所述短链DNA序列为：HS
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TTTTT。
[0014]上述MB
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Apt、T5均购于上海生工生物工程股份有限公司。
[0015]本专利技术基于纳米阵列的适配体电化学传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0016]步骤1：有序纳米阵列电极的制备
[0017]1a、光刻硅模板的清洗
[0018]使用低温等离子体处理仪对硅模板进行清洗，清洗的条件为：功率40W、处理时间120s。
[0019]1b、聚丙烯腈(PAN)溶液的配制
[0020]首先，将聚丙烯腈粉末(PAN，Mw:150,000)溶解在N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)中，其中PAN的质量分数占比为8％，然后60℃水浴搅拌30分钟，室温下静置备用。
[0021]1c、有序纳米电极的制备
[0022]取适量步骤1b制备的聚丙烯腈溶液滴铺在硅模板表面至完全覆盖模板，在电热鼓风干燥箱中60℃烘30分钟揭下粘贴在玻璃板上，通过离子溅射仪在聚丙烯腈纳米阵列膜的表面溅射一层金纳米颗粒(40mA/cm2，4min)，即得有序纳米阵列电极Au@PAN，室温下保存备用。
[0023]步骤2：基于纳米阵列的适配体电化学传感器的制备
[0024]以步骤1c获得的有序纳米阵列电极为原始电极，在最优条件下，通过Au
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S键将核酸适配体(MB
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Apt)共价结合在电极表面(适配体吸附时间为4h，适配体修饰浓度为0.5μmol/L)，再将短链DNA(T5)修饰在电极表面(T5分子的修饰浓度为10μmol/L，修饰时间为1h)，即为工作电极，进而获得用于检测目标物的适配体传感器。
[0025]与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：
[0026]1、本专利技术基于纳米阵列的适配体电化学传感器，将适配体传感器与纳米结构相结合，利用适配体传感器的特异选择性与纳米结构信号放大功能，能对微量的待检测物进行选择性识别，且灵敏性高；
[0027]2、本专利技术利用的适配体，具有高选择性、化学稳定性好、成本低、易于合成和修饰等优点，可克服使用抗体带来的排异性及酶易失活、稳定性差等缺点；
[0028]3、本专利技术以[Fe(CN)6]3‑
/4
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为指示分子，所用的适配体在5'端修饰有
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SH、3'端修饰有MB，利用MB的电催化性能，可协同放大传感器的响应信号；本专利技术利用的短链DNA不仅可以对适配体起到一定的支撑作用，还可占据多余的空位结合点；
[0029]4、本专利技术利用有序纳米阵列为衬底，可以避免传统传感器使用纳米颗粒带来的制备过程繁琐、易泄漏等问题，本专利技术提出的有序周期性纳米结构可大大提高电化学传感器的灵敏性。
附图说明
[0030]图1为传感器制备过程和检测原理图。
[0031]图2为不同电极的电流变化和转移电阻变化曲线图；其中(a)为不同电极的循环伏安曲线，(b)为不同电极的交流阻抗谱曲线。
[0032]图3为不同电极的微观形貌图，其中a)
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c)为Au@PAN纳米阵列电极，d)
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f)为MB
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Apt/Au@PAN纳米阵列电极，g)
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i)为STX/T5/MB
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Apt/Au@PAN纳米阵列电极的电子扫描显微镜图。
[0033]图4为适配体修饰时间对传感器电流变化与电阻变化的影响；其中(a)为适配体传
感器对STX相对电流响应信号的变化，(b)为适配体传感器对STX相对电阻响应信号的变化。
[0034]图5为适配体修饰浓度对传感器电流变化与电阻变化的影响，其中(a)为适配体传感器对STX相对电流响应信号的变化，(b)为适配体传感器对STX相对电阻响应信号的变化。
[0035]图6为适配体与短链DNA浓度比对传感器电流变化与电阻变化的影响，其中(a)为适配体传感器对STX相对电流响应信号的变化，(b)为适配体传感器对STX相对电阻响应信号的变化。
[0036]图7为适配体捕获目标分子STX的时间对传感器检测STX性能的影响，其中(a)为适配体传感器对STX相对电流响应信号的变化，(b)为适配体传感器对ST本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米阵列的适配体电化学传感器，其特征在于：所述基于纳米阵列的适配体电化学传感器包括工作电极、参比电极和对电极；所述工作电极为修饰有适配体的有序纳米阵列金电极；所述参比电极为饱和甘汞电极；所述对电极为铂丝电极。2.根据权利要求1所述的基于纳米阵列的适配体电化学传感器，其特征在于：所述修饰有适配体的有序纳米阵列金电极是通过Au
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S键将5'端修饰有
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SH、3'端修饰有MB的适配体修饰在有序纳米阵列金电极的表面，并用一端修饰有
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SH的短链DNA填充剩余的过多结合位点后获得的。3.根据权利要求2所述的基于纳米阵列的适配体电化学传感器，其特征在于：所述适配体为MB
‑
Apt。4.根据权利要求2所述的基于纳米阵列的适配体电化学传感器，其特征在于：所述短链DNA为T5。5.根据权利要求1或2所述的基于纳米阵列的适配体电化学传感器，其特征在于所述适配体电化学传感器是通过包括如下步骤的方法制备获得：步骤1：有序纳米阵列电极的制备1a、光刻硅模板的清洗使用低温等离子体处理仪对硅模板进行清洗，清洗的条件为：功率40W、处理时间120s；1b、聚丙烯腈溶液的配制首先，将聚丙烯腈粉末溶解在DMF中，60℃水浴搅拌30分钟，获得聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利君，郑为贤，李中波，范婷婷，刘心语，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：