[发明专利]复合膜修饰的DNA传感器及其制备方法和在检测Lip特定编码基因片段中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物传感器领域，尤其涉及一种经过膜修饰后的生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

采用生物传感技术检测基因片段是基因分析检测的一个趋势，其中电化学传感器受到广泛的关注，因为其具备响应快速，高灵敏，高选择性和可操作性强等优点。对于DNA传感器，常见的工作电极是金电极或者基于纳米金的筛网印刷电极，因为修饰有巯基的基因探针通过巯基与金的交联，很容易装配在电极表面，进行相关检测。不过，金电极价格昂贵，而筛网印刷电极是一次性电极，对于大量检测而言，其总花费也很可观。近年，随着新型纳米材料与电化学传感技术迅猛结合，一类基于顺磁性固定技术的电化学传感器得到发展迅速。这类传感器将碳糊填充到聚四氟乙烯(PTFE)管中，并把磁体嵌入电极前部的碳糊中，形成在电极前端表面具有固定磁场的碳糊电极，进而，再利用顺磁性吸引固定功能化的磁性纳米颗粒，构建不同的传感器用于相关目标物的特异性检测。从运行成本角度而言，采用经济的磁性纳米颗粒和碳糊电极代替上述两类电极进行基因片段检测，不失为一种可行的办法。但是有一个问题不容忽视：碳糊电极的电子传导能力明显低于金电极，会降低基因传感技术的检测精度。

为了改善碳糊电极的电子传导能力，在传感器构建策略中，结合新型材料学相关特点，使用一些纳米材料和生物分子材料形成复合膜结构修饰在碳糊电极表面。纳米材料，例如碳纳米管、磁性纳米粒子和金纳米粒子等因为具有高电子传导性，能提供大比表面积，保持生物活性等优点，被认为是优秀的生物分子载体和信号传递媒介，可以改善电化学传感器的灵敏度。除了纳米材料，一种生物分子材料，壳聚糖因无毒、生物适应性强、具有成膜能力等特点也被广泛应用于生物传感器的构建中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种成本低、电子传导能力强、检测精度高的复合膜修饰的DNA传感器，还相应提供一种该DNA传感器的制备方法和该DNA传感器在检测木质素过氧化物酶(Lip)特定编码基因片段中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种复合膜修饰的DNA传感器，包括一碳糊电极，所述碳糊电极包括碳棒和PTFE管，所述碳棒内置于所述PTFE管中，所述碳棒一端通过电线引出所述PTFE管，所述碳棒另一端与一磁体相接触，所述磁体与所述PTFE管管口间填充有碳糊，所述碳糊电极的感应端包覆有敏感物质，所述敏感物质包括复合膜和巯基化的DNA捕获探针，所述复合膜由依次修饰于所述碳糊电极表面的巯基化的磁性纳米颗粒、巯基化的多壁碳纳米管-金纳米粒子、以及壳聚糖组成，所述DNA捕获探针修饰于所述多壁碳纳米管-金纳米粒子表面。

作为对上述方案的进一步改进，所述磁体设置于距所述聚四氟乙烯管的管口不大于8mm处。

上述技术方案中，所述DNA  捕获探针的序列优选为5′-HS(CH₂)₆TTGTTGACGAAGGACTGCCA-3′。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述复合膜修饰的DNA传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)制作碳糊电极：在PTFE管中放入碳棒，并在所述碳棒一端置入磁体，形成磁性区域，所述磁体与PTFE管管口之间用碳糊填充，碳棒另一端通过电线引出PTFE管，得到碳糊电极的粗坯，再将所述粗坯进行表面处理，得到最终的碳糊电极；

(2)修饰碳糊电极表面：将制备好的磁性纳米颗粒和多壁碳纳米管-金纳米粒子、以及壳聚糖溶液依次修饰到步骤(1)制得的碳糊电极的感应端表面，自然晾干后得到复合膜修饰的碳糊电极，再将准备好的巯基化的DNA捕获探针滴在经复合膜修饰的碳糊电极感应端表面，自组装后，得到复合膜修饰的DNA传感器。

上述制备磁性纳米颗粒的工艺过程优选为：在氮气保护下制备Fe₃O₄胶状沉淀，然后依次加入聚乙二醇、正硅烷乙酯、甲醇、氨丙基三甲氧基硅烷和半胱氨酸，反应后得到巯基化的磁性纳米颗粒。

上述制备多壁碳纳米管-金纳米粒子的工艺过程优选为：将多壁碳纳米管纯化，再与半胱氨酸反应，使多壁碳纳米管巯基化，然后将巯基化的多壁碳纳米管与金纳米粒子反应，得到巯基化的多壁碳纳米管-金纳米粒子。

本发明的DNA传感器的复合膜的修饰过程和DNA捕获探针的自组装原理如图2所示。