【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物传感器，涉及一种基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器及其制备方法与应用。
技术介绍
1、在复杂的人体生理液体中准确灵敏地检测疾病特异性生物标志物，对于实用型生物传感器来说是一项巨大的前沿挑战。这归功于实用型生物传感器对推进重大疾病的早期临床诊断和及时治疗具有深远意义，特别是针对危重疾病和恶性肿瘤。实际上，在实际复杂生物样本如血清、细胞组织液中，除了待检测的目标生物标志物外，还共存有多组分蛋白质等生物大分子，它们很容易非特异性吸附在传感器表面，产生生物污染现象，破坏传感器真实信号的检测能力，最终导致假阳性或假阴性的检测结果。因此，迫切需要探索先进的实用型抗污染生物传感器。
2、在生物传感器领域，光电化学传感器将光电化学技术与电化学分析法有机结合而发展起来的新一代传感技术，其检测原理是通过生物识别探针与目标分析物之间的特异性识别反应引起传感系统产生光电流信号变化来实现的。光电化学传感器不仅具有装置简单、设备成本低、操作方便、信号响应快、易于微型化与集成化等优点，而且由于激发信号与检测信号能量形式的完全不同，使得该技术拥有背景干扰低、敏感性高的特色。这些优势赋予了光电化学传感器更易于实现快速、准确、高通量的现场检测。
3、两性离子多肽被广泛认为是极具前景的抗生物污染材料，主要基于其生物相容性优异、合成简单、成本经济、结构稳定和设计灵活等突出优势。两性离子多肽具有两个关键特性：亲水性和电中性。这些特性使它们能够有效地构筑一个稳健的亲水的中性生物界面，阻碍生物污染分子通过疏水作用或静电吸引作
4、因此，开发一种基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器能够有效解决传统抗生物污染传感器的瓶颈问题，不仅能抵御实际复杂生物样本中蛋白质等生物大分子非特异性吸附的难题，同时赋予传感器更高的灵敏度和更简便的制备过程，对实际复杂生物样本如血液中目标物的检测具有潜在的实际应用能力，亦对疾病体外精确诊断具有十分深远的意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的之一是针对现有技术中存在的问题，提供一种灵敏度高、抗生物污染、制备简便的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的第一个技术目的是提供一种基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器，所述生物传感器是通过将多肽-核酸偶联物直接修饰于光电极制得，并利用目标生物标志物明显的空间位阻效应对传感器电荷传递的阻碍作用实现光电流信号检测。
4、进一步的，所述多肽-核酸偶联物中，多肽是分支型两性离子多肽bzp，氨基酸序列为(cesksesks)2kseppppek-n3；核酸是粘蛋白1核酸适配体pdna，碱基序列为5’-gca gttgat cct ttg gat acc ctg g-dbco-3’，bzp和pdna通过快速高效的点击化学反应形成。
5、更为具体地，所述传感器是通过将具有抗生物污染的分支型两性离子多肽与特异性识别粘蛋白1的核酸适配体所形成的偶联物直接修饰于光电极制得，并利用粘蛋白1明显的空间位阻效应对传感器电荷传递的阻碍作用实现光电流信号检测。
6、需要说明的是，粘蛋白1(muc1)是一种表达在许多组织中的蛋白质，其检测在医学上具有重要的意义，特别是在癌症的诊断和治疗方面。muc1在多种癌症中过度表达，包括乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌、胃癌等。检测muc1的水平可以作为癌症的生物标志物，有助于早期诊断和监测癌症的发展。因此，本专利技术以muc1作为目标检测物，具有一定的代表性。
7、此外，相关资料已证明，分支型两性离子多肽(bzp)比直链型两性离子多肽(lzp)具有更加稳定界面固定能力、增加的分子内腔空间排斥力和更强的水渗透性，从而bzp更加能够有效防止非特异性蛋白质等生物大分子通过疏水相互作用和静电作用而吸附在电极表面，显示出了优异的抗生物污染能力。然而，基于bzp-pdna偶联物在生物传感器领域的应用尚未有任何报道，对血液中muc1的检测更具有潜在的实际应用能力。
8、本专利技术的第二个技术目的是提供上述基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，具体步骤包括：
9、(1)制备pda/hof-101/zno光电极：以紫外光吸收的zno纳米阵列电极作为基底，在所述基底表面先后修饰可见光吸收的氢键有机框架材料(hof-101)及聚多巴胺(pda)两种敏化剂，制备pda/hof-101/zno光电极；
10、(2)合成多肽-核酸偶联物：将具有抗生物污染的分支型两性离子多肽(bzp)与特异性识别目标物muc1的核酸适配体(pdna)通过快速高效的点击化学反应一步完成偶联反应，形成多肽-核酸(bzp-pdna)偶联物。
11、(3)将步骤(2)合成的bzp-pdna偶联物直接锚定至步骤(1)制备的pda/hof-101/zno光电极，即制得所述基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器。
12、通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：
13、本专利技术公开的制备方法简单、快速高效、易于操作，适于推广与应用。
14、优选的，所述步骤(1)中，采用湿化学方法制备zno纳米阵列，利用环六亚甲基四胺和zn(no3)2水溶液在95℃下处理后，得到zno纳米阵列电极；向1,3,6,8-四[对苯甲酸]芘(h4tbapy)无水dmf溶液中迅速加入甲醇，搅拌均匀并静置，离心洗涤收集沉淀物，得到hof-101产物；利用纯水配置hof-101分散液，滴加在所述zno纳米阵列电极上，室温下晾干后，形成hof-101/zno电极；滴加含有多巴胺的tris-hcl缓冲液(ph 8.5，10mm)在所述hof-101/zno电极上，多巴胺室温自聚合形成pda，得到所需的pda/hof-101/zno光电极。
15、需要说明的是，pda/hof-101/zno光电极使用的电极材料环境友好、生物相容性强，制备工艺简单，且光电流信号响应非常明显，光化学稳定性好。
16、进一步优选的，制备所述zno纳米阵列电极湿化学方法处理时间2～5小时；制备hof-101/zno电极时，所述hof-10本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器，其特征在于，所述生物传感器是通过将多肽-核酸偶联物直接修饰于光电极制得，并利用目标生物标志物明显的空间位阻效应对传感器电荷传递的阻碍作用实现光电流信号检测。
2.根据权利要求1所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器，其特征在于，所述多肽-核酸偶联物中，多肽是分支型两性离子多肽BZP，氨基酸序列为(CESKSESKS)2KSEPPPPEK-N3；核酸是粘蛋白1核酸适配体pDNA，碱基序列为5’-GCA GTT GAT CCT TTG GATACC CTG G-DBCO-3’，BZP和pDNA通过快速高效的点击化学反应形成。
3.一种如权利要求1所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，采用湿化学方法制备ZnO纳米阵列，利用环六亚甲基四胺和Zn(NO3)2水溶液在95℃下处理得到ZnO纳米阵列电极；向1,3,6,8-四[对苯甲酸]芘H4
5.根据权利要求4所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，制备所述ZnO纳米阵列电极湿化学方法处理时间为2～5小时；制备HOF-101/ZnO电极时，所述HOF-101分散液的浓度为0.5～2.0mg/mL；制备PDA/HOF-101/ZnO光电极时，所述多巴胺溶液浓度为5～20mM。
6.根据权利要求3所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，BZP-pDNA偶联物采用快速高效的点击化学反应一步偶联完成，点击化学反应成功发生在BZP上暴露的叠氮基团-N3和pDNA的3'端修饰的二苯并环辛炔DBCO之间；将修饰有叠氮基团的BZP和pDNA室温混合，在摇床上搅拌得到浓度为10～50μM的BZP-pDNA偶联物。
7.根据权利要求6所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，制备所述BZP-pDNA偶联物过程中采用的BZP和pDNA两者浓度相同，均为20～100μM，室温摇床搅拌为5分钟～2小时。
8.根据权利要求3所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在PDA/HOF-101/ZnO光电极上滴加BZP-pDNA偶联物，低温孵育后，用Tris-HCl缓冲液轻轻冲洗电极，完成传感电极的构建，得到所述基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器。
9.根据权利要求8所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，所述BZP-pDNA偶联物低温孵育的浓度为10～50μM。
10.一种如权利要求1所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法或如权利要求3～9任一所述方法制备的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法在体外诊断产品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器，其特征在于，所述生物传感器是通过将多肽-核酸偶联物直接修饰于光电极制得，并利用目标生物标志物明显的空间位阻效应对传感器电荷传递的阻碍作用实现光电流信号检测。
2.根据权利要求1所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器，其特征在于，所述多肽-核酸偶联物中，多肽是分支型两性离子多肽bzp，氨基酸序列为(cesksesks)2kseppppek-n3；核酸是粘蛋白1核酸适配体pdna，碱基序列为5’-gca gtt gat cct ttg gatacc ctg g-dbco-3’，bzp和pdna通过快速高效的点击化学反应形成。
3.一种如权利要求1所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，采用湿化学方法制备zno纳米阵列，利用环六亚甲基四胺和zn(no3)2水溶液在95℃下处理得到zno纳米阵列电极；向1,3,6,8-四[对苯甲酸]芘h4tbapy无水dmf溶液中迅速加入甲醇，搅拌均匀并静置，离心洗涤收集沉淀物，得到hof-101产物；利用纯水配置hof-101分散液，在所述zno纳米阵列电极上滴加hof-101分散液，室温干燥后形成hof-101/zno电极；利用tris-hcl缓冲液配置多巴胺溶液，在hof-101/zno电极上滴加多巴胺溶液，室温自聚合30分钟后，得到所需的pda/hof-101/zno光电极。
5.根据权利要求4所述的基于多肽-核酸偶联物的光电化学适配体传感器的制备方法，其特征在于，制备所述zno纳米阵列...
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