一种乳酸生物传感器及其制备方法、一种细胞活力电化学检测方法技术

本发明专利技术属于生物检测技术领域，具体涉及一种乳酸生物传感器及其制备方法、一种细胞活力电化学检测方法。本发明专利技术提供一种乳酸生物传感器，包括有机聚合物基底和设置于所述有机聚合物基底表面的电极图案，所述电极图案包括工作电极、金对电极和参比电极；所述参比电极为层叠设置于所述有机聚合物基底表面的金单质层和Ag/AgCl层，所述工作电极包括依次层叠设置于所述有机聚合物基底表面的金单质层、普鲁士蓝层和响应层；所述响应层的组成包括乳酸氧化酶。本发明专利技术提供的乳酸生物传感器能够实现对细胞培养基上清液中乳酸浓度高灵敏准确测定；并且可以实现多点采集和监测，全面实现肿瘤模型对药物反应的动态检测过程。对药物反应的动态检测过程。对药物反应的动态检测过程。

【技术实现步骤摘要】
一种乳酸生物传感器及其制备方法、一种细胞活力电化学检测方法


[0001]本专利技术属于生物检测
，具体涉及一种乳酸生物传感器及其制备方法、一种细胞活力电化学检测方法。

技术介绍

[0002]由于不同的癌症患者对各种癌症治疗方案表现出很大的异质性，因此针对每个病人可能需要合理设计不同的治疗方案以达到精准治疗的效果。
[0003]近年来，基于个体化医疗的肿瘤体外培养模型(以下简称微肿瘤模型)被广为研究，主要包括原代肿瘤模型、PDO模型和PDX模型。以PDO模型为例，PDO(Patient Derived Organoids)模型为将癌症患者手术获取的肿瘤进行体外细胞培养，建成PDO类器官药敏模型，具有类似于原始组织的“微型器官”的能力，可以弥补传统2D培养技术留下的空白，解决肿瘤细胞系在治疗反应预测中的局限性。在代替其在肿瘤病人对药物的敏感性预测，帮助患者尽快找到疗效最好的药物及组合，争取最佳治疗时间方面显示出极大的应用潜力。
[0004]体外微肿瘤模型需要具备时效性，均一性，低成本，培养成功率高，重现性好，尽可能地保留体内肿瘤微环境等特点。同时，微肿瘤模型的体外药敏评价的技术和标准也是一个直接关系到其准确性和临床一致性的重要问题。
[0005]目前，大多数肿瘤体外药敏模型采用的是影像学方法和细胞活力检测两种技术。影像学主要用显微镜观察细胞团簇，通过其形貌，数量和大小的变化来判断药物敏感情况，细胞活力测试(例如celltiter
‑
glo试剂盒)则是通过与细胞内相应生物标志物来表征细胞的状态。
[0006]上述两种方法各有优势，影像学方法简便快捷，可以在不同时间段实时监测。但是对于细胞活力的判断依据不足，有时细胞团簇依然存在但是细胞的状态已经凋亡或活力不足，这种情况单纯采用影像学是无法识别的。细胞活力测试能够识别这种情况，但是这种检测方法是破坏性的，一旦反应细胞无法继续存活，则无法进行实时动态检测。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本专利技术提供了一种乳酸生物传感器及其制备方法、一种细胞活力检测方法。本专利技术提供的乳酸生物传感器能够实现对细胞培养基上清液中乳酸浓度进行高灵敏和高稳定性的检测，从而准确测定细胞活力；并且本专利技术提供的乳酸生物传感器可以实现多点采集和监测，全面得到肿瘤模型对药物的动态检测过程，为肿瘤体外药敏检测提供综合性能强的分析工具。
[0008]为了解决前述技术问题，本专利技术提供了一种乳酸生物传感器，包括有机聚合物基底和设置于所述有机聚合物基底表面的电极图案，所述电极图案包括工作电极、金对电极和参比电极；所述电极图案中，所述工作电极包括第一工作区2
‑
3、第一接线端2
‑
2和连接两者的第一导线2
‑
1；
[0009]所述金对电极包括第二工作区1
‑
3、第二接线端1
‑
2和连接两者的第二导线1
‑
1；
[0010]所述参比电极包括第三工作区3
‑
3、第三接线端3
‑
2和连接两者的第三导线3
‑
1；
[0011]所述第一工作区2
‑
3形状为圆形；
[0012]所述第二工作区1
‑
3的形状为3/4圆环，所述3/4圆环环绕于所述第一工作区2
‑
3圆外周并存在间隙；
[0013]所述第三工作区3
‑
3形状为正方形；所述第三工作区3
‑
3设置于所述第一工作区2
‑
3外侧并位于所述3/4圆环的缺口处；
[0014]所述参比电极的第三工作区3
‑
3为层叠设置于所述有机聚合物基底表面的金单质层和Ag/AgCl层，所述工作电极的第一工作区2
‑
3包括依次层叠设置于所述有机聚合物基底表面的金单质层、普鲁士蓝层和响应层；所述响应层的组成包括乳酸氧化酶；所述参比电极中的金单质层与所述工作电极的金单质层均与所述有机聚合物基底接触。
[0015]优选的，所述响应层的组成还包括还包括壳聚糖、碳纳米管、石墨烯、金属有机框架材料、共价有机框架材料和金属纳米颗粒中的一种或多种。
[0016]优选的，所述响应层的组成还包括壳聚糖和碳纳米管时，所述壳聚糖、所述碳纳米管和所述乳酸氧化酶的质量之比为1:0.2:2。
[0017]优选的，所述响应层中所述乳酸氧化酶的酶量为0.1～3.6U。
[0018]优选的，所述第一工作区2
‑
3还包括设置于所述响应层表面的全氟磺酸层。
[0019]本专利技术提供上述技术方案所述乳酸生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0020]按照预定的电极图案采用紫外光曝光有机聚合物基底相应的区域，形成表面改性区域，得到表面改性的有机聚合物基底，所述电极图案的区域包括工作电极区域、对电极区域和参比电极区域；
[0021]将所述表面改性的有机聚合物基底浸渍于所述胺化溶液对所述表面改性区域进行胺化改性，得到胺化的有机聚合物基底，所述胺化溶液包括乙二胺和1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐；
[0022]将所述胺化的有机聚合物基底依次浸渍于HAuCl4溶液中和还原剂溶液中，在胺化改性区域表面形成金单质层，得到活化的有机聚合物基底；
[0023]将所述活化的有机聚合物基底浸渍于镀金液中对所述金单质层进行化学镀金，得到镀金有机聚合物基底；
[0024]在所述镀金有机聚合物基底表面的参比电极区域制备Ag/AgCl层，形成参比电极；
[0025]在所述镀金有机聚合物基底表面的工作电极区域电化学沉积普鲁士蓝，得到普鲁士蓝层；
[0026]在所述普鲁士蓝层表面滴涂响应溶液，得到所述响应层，在所述工作电极区域形成工作电极；所述响应溶液包括乳酸氧化酶。
[0027]优选的，所述响应溶液中，所述乳酸氧化酶的量为2～5U/μL。
[0028]优选的，得到所述响应层后，还包括在所述响应层表面滴涂全氟磺酸溶液，得到所述全氟磺酸层。
[0029]本专利技术提供一种细胞活力电化学检测方法，包括以下步骤：
[0030]采用乳酸生物传感器检测活细胞培养基上清液稀释液的电流信号，获得电流响应值；
[0031]将所述电流响应值代入电流响应值和乳酸浓度的线性曲线中，得到所述活细胞培养基上清液的乳酸浓度；所述电流响应值和乳酸浓度的线性曲线为采用乳酸生物传感器检测不同已知乳酸浓度的标准乳酸溶液获得的线性曲线；
[0032]由所述活细胞培养基上清液与对照样本的乳酸浓度归一化获得活细胞的细胞活力；
[0033]所述乳酸生物传感器为上述技术方案所述的乳酸生物传感器或上述技术方案所述制备方法制备得到的乳酸生物传感器。
[0034]优选的，所述乳酸生物传感器的检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乳酸生物传感器，其特征在于，包括有机聚合物基底和设置于所述有机聚合物基底表面的电极图案，所述电极图案包括工作电极、金对电极和参比电极；所述电极图案中，所述工作电极包括第一工作区(2
‑
3)、第一接线端(2
‑
2)和连接两者的第一导线(2
‑
1)；所述金对电极包括第二工作区(1
‑
3)、第二接线端(1
‑
2)和连接两者的第二导线(1
‑
1)；所述参比电极包括第三工作区(3
‑
3)、第三接线端(3
‑
2)和连接两者的第三导线(3
‑
1)；所述第一工作区(2
‑
3)形状为圆形；所述第二工作区(1
‑
3)的形状为3/4圆环，所述3/4圆环环绕于所述第一工作区(2
‑
3)圆外周并存在间隙；所述第三工作区(3
‑
3)形状为正方形；所述第三工作区(3
‑
3)设置于所述第一工作区(2
‑
3)外侧并位于所述3/4圆环的缺口处；所述第三工作区(3
‑
3)为层叠设置于所述有机聚合物基底表面的金单质层和Ag/AgCl层，所述第一工作区(2
‑
3)包括依次层叠设置于所述有机聚合物基底表面的金单质层、普鲁士蓝层和响应层；所述响应层的组成包括乳酸氧化酶；所述参比电极中的金单质层与所述工作电极的金单质层均与所述有机聚合物基底接触。2.根据权利要求1所述的乳酸生物传感器，其特征在于，所述响应层的组成还包括壳聚糖、碳纳米管、石墨烯、金属有机框架材料、共价有机框架材料和金属纳米颗粒中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的乳酸生物传感器，其特征在于，所述响应层的组成还包括壳聚糖和碳纳米管时，所述壳聚糖、所述碳纳米管和所述乳酸氧化酶的质量之比为1:0.2:2。4.根据权利要求1所述的乳酸生物传感器，其特征在于，所述响应层中所述乳酸氧化酶的酶量为0.1～3.6U。5.根据权利要求1所述的乳酸生物传感器，其特征在于，所述第一工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚波，张景峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：