[发明专利]一种用于生物传感器的导电聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生物传感器的导电聚合物及其制备方法，具体说，是 涉及一种采用原位电化学组合合成(combinatorial synthesis)方法，使带有生物活 性单元(如DNA，RNA，肽，蛋白质，酶，适配物(aptamer)，组织，细胞等) 的导电聚合物一步直接固定于电极之上，得到功能化微电极阵列以应用于生物 传感器。

背景技术

生物传感器是一门由生物信息学、生物控制论、仿生学、生物计算机、生 物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术， 是一种对物质进行分子水平的快速、平行、微量化的分析方法。待测物质流经 生物传感器，经分子识别，将生物活性单元之间交互反应表达的信号经物理或 化学换能器转换成为可定量和可处理的电信号，并用电脑进行信息化和数字 化。生物传感器技术是介于信息和生物技术之间的新增长点，随着物联网的发 展和生物科学、信息科学和材料科学发展的推动，以及光导、光纤、超导、纳 米技术、智能材料等新技术的应用，进一步实现信息的采集与传输、处理集成 化、智能化，特别是分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米 技术等新学科、新技术结合，正改变着传统医学、医疗保健、疾病诊断、食品 检测、环境监测的面貌。生物传感器是生物技术与信息技术的完美融合，是生 物信息的物化，是物联网的战略前沿，掌握了生物传感器技术并将之数字化、 自动化、微型化、集约化、智能化，就等于占领了物联网的一个战略制高点。 生物传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点，形成21世纪新兴的 高技术产业的重要组成部分，具有重要的战略意义。

导电聚合物因其特殊的结构和优异的物理化学性能，在光学、电磁学和化 学等领域具有广阔的应用前景。近年来，导电聚合物在生物材料领域的应用， 取得了一定的研究成果。导电聚合物在生物材料领域中的应用，以作为生物传 感器最为多见。通常情况下，将不同的酶、辅酶、抗体、DNA、甚至细胞和 组织等生物活性物质固定于导电聚合物中，形成各种新型的生物传感器。这种 传感器具有响应性能强，制作过程简单、可控等特点。在构建导电聚合物生物 传感器过程中，聚合物的合成通常采用操作简单、易于控制的电化学方法。在 聚合过程中，生物活性物质既可与聚合物单体同时聚合到电极表面，也可先与 其单体吸附在电极表面，再氧化聚合形成生物识别固态元件。其间，通过有效 地控制聚合物电聚合过程，生物活性物质可固定到各种类型的电极或者电极的 特定部位，也可将两种或多种酶等生物活性物质同时固定于同一层聚合膜或分 别固定于多层聚合膜上。导电聚合物作为分子导线，其三维立体结构可使电子 在生物分子(活性中心)与电极表面直接传递，显著提高生物传感器的响应特 性。通过控制聚合膜的厚度、生物分子在膜中的空间分布、聚合膜的空隙度等 指标可以调整生物传感器的响应特性和选择性。

构建导电聚合物生物传感器的关键是如何将生物活性物质有效地固定在 导电聚合膜上，且最大限度地保持其生物活性，形成可长期反复作用的生物识 别固态元件。生物活性物质常用的固定方法主要有包埋法、共价法、吸附法和 交联法。其中以包埋法最为多见，该法依赖于电化学聚合而实现，即，在电化 学聚合的同时，生物活性物质以包埋的形式固定到导电聚合膜中。目前，导电 聚合物生物传感器的研究虽然取得了一定的成果，但同时也面临了一些问题。 如无常规设备可制造稳定的可重复生产的导电聚合物生物传感器，这在很大程 度上限制了此类传感器在分析领域的广泛应用。

发明内容

本发明为了解决困扰学术界已久的如何将生物活性单元不失活地且永久 地结合到金属上而且还能一步到位地将生物活性分子接入导电聚合物的难题， 提供了一种用于生物传感器的导电聚合物及其制备方法，使生物传感器的集约 化、微型化和微功耗成为了现实。

为实现上述发明目的，本发明采用的具体技术方案如下：

本发明的用于生物传感器的导电聚合物，具有如下通式：

通式中的R＝S或NH；

通式中的R1为其中的n可为1、2或3；

X代表生物活性单元，可以是DNA、RNA、肽、蛋白质、酶、辅酶、抗体、组 织或细胞，优选辅酶R-生物素(Biotin)；

通式中的R2是氢。

本发明的用于生物传感器的导电聚合物的制备方法，包括如下具体步骤：