一种基于DNA网络结构的多功能电化学发光传感器及检测Cd制造技术

技术编号:37114517 阅读:25 留言:0更新日期:2023-04-01 05:10
本发明专利技术发展了一种新型多功能DNA网络结构,负载了大量Ru(phen)

【技术实现步骤摘要】
一种基于DNA网络结构的多功能电化学发光传感器及检测Cd
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和Mg
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应用


[0001]本工作通过组装一个DNA网络负载Ru(phen)
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和Ag纳米团簇(NCs)的多功能信号探针,并与一种新型的铽有机凝胶相结合,研制了一种通用的电化学发光(ECL)双电位传感器,通过信号“开”“关”的方式检测Cd
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和Mg
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;本专利技术还涉及所述ECL传感器的制备方法及其检测Cd
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和Mg
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的分析应用。

技术介绍

[0002]金属有机凝胶(MOG)作为一种新型多孔软杂化超分子材料[Li Y,He L,Huang C Z,et al.Biosensors and Bioelectronics,2019.],通过金属

配体配位相互作用和非共价相互作用(包括p

p堆积[Yong M K,Choi W Y,Jin H K,et al.Chemistry of Materials,2021,33(8):2683

2705.]、氢键[Falcone N,Kraatz H.Chemistry

A European Journal,2018,24.]和疏水相互作用[Wang C,Han Q,Liu P,et al.ACS Sensors,2021,6(1).])自组装而成,由于其高比表面积和通用性等优点日益受到人们的关注。
[0003]DNA作为天然生物材料,具有成本低[Shen H,Deng W,He Y,et al.Biosensors and Bioelectronics,2020,168:112516.]、稳定性高[Xiong X,Xiao M,Lai W,et al.Angewandte Chemie International Edition,2020.]、特异性好[Yang F,Cheng Y,Cao Y,et al.Analytical chemistry,2019,91(15):9828

9835.]、结构可控[Li J,Wang W,Zhang H,et al..Analytical Chemistry,2020,92,4900

4907.]等优点。目前,DNA扩增技术已经成为一种强大的信号扩增工具,而在各种扩增技术中,DNA Walker作为一种人工DNA纳米机器,在杂交和酶介导裂解的协同作用下,能够在DNA簇上高效、自主地定位和移动。
[0004]本项工作中,利用DNA walker来获得大量中间DNA,以增强ECL信号。此外,一种催化发夹式组装(CHA)过程的靶诱导三维DNA网状结构的构建也是很有意义的[Zhang Y,Chai Y,Wang H,et al.Analytical Chemistry,2019,91,14368

14374.],由于网状结构中含有大量双链DNA(dsDNA)使得网络结构上可以负载大量高亲和力的小分子,应用于与DNA相关的传感器的构建。林菲洛琳钌(Ru(phen)
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)作为一种经典的ECL信号指示剂通过π

π堆积可以嵌入到dsDNA中。
[0005]在本专利技术设计中,利用一种新型核酸分子机器驱动的循环扩增策略,开发了一种基于DNA网络结构的多功能双电位生物传感器,通过多种ECL信号来检测双目标镉离子和镁离子。首先,通过DNAwalker和酶辅助循环得到大量Cd
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相关的输出DNA,DNA网络结构含有大量信号探针Ru(phen)
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和富C碱基,通过杂交连到电极上,原位合成猝灭剂银簇。银簇通过竞争共反应剂S2O
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和与铽有机凝胶之间的共振能量转移双重猝灭ECL信号,产生TOG的负电位“信号

off”和Ru(phen)
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正电位“信号

on”状态检测Cd
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。当目标二Mg
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存在下,Mg
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驱动Aptazyme酶的剪切,使得DNA网络结构远离电极表面,信号探针Ru(phen)
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和猝灭剂从电极释放,产生正电位“信号

off”和负电位“信号

on”状态,用于检测Mg
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。本专利技术设计中开发的多功能DNA网络结构通过多信号探针的检测多个目标。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一是开发一种新型金属有机凝胶铽(Ⅲ)有机凝胶(TOG)作为电化学发光(ECL)发光新材料,为检测提供负电位ECL信号来源。具体包括以下步骤:
[0007]铽(Ⅲ)有机凝胶(TOG)的合成:将30mg的4

[2,2`:6`,2``

三联吡啶]‑
4`

苯基羧酸(Hcptpy)加入到750μL的去离子水中,然后加入260μL的三乙胺(10wt%),超声3min以溶解Hcptpy;将37mg的Tb(NO3)3·
2H2O加入到750μL去离子水中;之后上述溶液等摩尔浓度混合,4℃冰箱保存以供进一步使用。
[0008]本专利技术的目的之二是发展一种新型多功能DNA网络结构(DNA Net),负载大量林菲洛琳钌Ru(phen)
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及银纳米团簇(Ag NCs),不仅提供正电位ECL信号,而且提供负电位的ECL淬灭剂,并研制双电位ECL生物传感器检测Cd
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和Mg
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。它由以下步骤组成:
[0009]生物传感器的制备:将金电极用氧化铝粉末抛光,用超纯水冲洗后在N2气氛中干燥。将8μL纯化好的TOG滴在金盘上(TOG/GEs),由于水凝胶有较好的粘性,可以很好的固定在GEs表面,从而获得一个较高的ECL初始信号(信号on 1)。待干燥后将电极浸入0.2%HAuCl4溶液中,用恒定电位

0.2V持续60s(Au NPs/TOG/GEs)。将用TCEP(10mM)活化后的S4(10
‑7M)滴在电极上,通过金硫键连接到电极上。然后滴加8μL通过目标物Cd
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循环获得的输出DNA,接着滴加8μL DNA Net@Ru,通过DNA杂交连接上DNA Net@Ru(信号on检测Cd
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)。
[0010]然后,8μL Ag NO3(10mM)滴到电极表面,4℃湿润反应1h,之后加入8μL新制的NaBH4,4℃湿润反应5h,由于DNANet@Ru上含有大量富C碱基,原位合成Ag NCs,Ag NCs不但与TOG发生共振能量转移,还能消耗共反应剂K2S2O8,双重猝灭TOG的ECL信号,成功构建ECL信号off生物传感器检测Cd本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DNA网络结构的多功能电化学发光传感器在Cd
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和Mg
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检测中的应用,其特征是:利用自组装的DNA纳米网络结构负载大量Ru(phen)
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和富含C碱基的DNA构建多功能电化学发光信号探针;同时利用目标Cd
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驱动DNA Walker放大技术产生大量输出output DNA,output DNA将DNA网络多功能探针连接到铽有机凝胶TOG修饰电极上,原位生成银纳米簇Ag NCs猝灭有机凝胶的阴极ECL,实现正电位Ru(phen)
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的ECL“on”信号和负电位TOG的ECL“off”信号检测Cd
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;然后目标二Mg
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特异性剪切电极上DNA酶的底物,释放含有Ru(phen)
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和Ag NCs的DNA网络探针,实现正电位ECL信号“off”和负电位ECL信号“on”检测Mg
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;具体如下:步骤1.金属铽有机凝胶TOG的制备:将30mg的4

[2,2`:6`,2``

三联吡啶]

4`

苯基羧酸加入到750μL的去离子水中,然后加入260μL10 wt%的三乙胺,超声3min溶解;将37mg的Tb(NO3)3·
2H2O加入到750μL去离子水中;之后上述溶液等摩尔浓度混合,4℃冰箱保存以供进一步使用;步骤2.DNA纳米网络结构探针的制备:将含有200μL 10
‑6M H1和20μL 10
‑5M S3的混合液中加入100μL纯化好的Ag NPs在37℃反应10h;200μL 10
‑6M S1与100μL纯化好的Ag NPs同样也反应10h,上述溶液混合后37℃继续反应2h,离心除去未链接上的Ag NPs,重新分散在超纯水中,加入等量的2mM Ru(phen)
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,室温反应6h,Ru(phen)
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通过π

π堆积插入到双链DNA中去,离心纯化后避光保存备用;步骤3.Nt.BbvCI酶辅助的循环放大:取5...

【专利技术属性】
技术研发人员:接贵芬张煜琪
申请(专利权)人:青岛科技大学
类型:发明
国别省市:

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