[发明专利]基于上转换材料的光电化学DNA传感器及其检测方法

说明书

本发明公开了基于上转换材料的光电化学DNA传感器及其检测方法，其中，所述光电化学DNA传感器包括装有电解液的电解池、设置在电解池内部的参比电极、对电极以及工作电极，所述工作电极上组装有光电活性材料层，所述光电活性材料层上固定设置有探针ssDNA，所述上转换材料与目标ssDNA连接，所述目标ssDNA与所述探针ssDNA杂化后引起光电流的变化，实现对不同浓度目标ssDNA的检测；本发明提供的基于上转换材料的光电化学DNA传感器具有高的灵敏度，操作简单，设备要求低，检测时间短，应用范围广，具有良好的前景。

技术领域

本发明涉及生物材料检测领域，尤其涉及基于上转换材料的光电化学DNA传感器及其检测方法。

背景技术

光电化学（Photoelectrochemical，PEC）是生物传感领域常用的检测方法，其在检测离子、葡萄糖、酶、DNA以及抗原抗体等方面均具有较好的效果。然而，常用的PEC检测方法都具有一定的局限，比如采用PEC方法检测DNA的过程中常用的光源为紫外光，而紫外光激发时容易对DNA结构造成一定的损伤，从而导致DNA浓度检测结果不精确；

上转换材料是一种红外光激发下能发出可见光的发光材料,即将红外光转换成可见光的材料，其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量,这种现象违背Stokes定律,因此又被称为反Stokes定律；上转换材料在生物荧光检测中也有很多应用，例如，可将上转换材料固定在DNA待检测物上，通过检测荧光强度来检测DNA物质。然而这种通过荧光强度来判断检测待测DNA浓度的方法存在干扰因素多、实验周期长、结果不够精确等问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于上转换材料的光电化学DNA传感器及其检测方法，旨在解决现有技术在检测DNA浓度时存在结果不精确、实验周期长、干扰因素多的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于上转换材料的光电化学DNA传感器，用于检测目标ssDNA的浓度，其中，所述光电化学DNA传感器包括装有电解液的电解池、设置在电解池内部的参比电极、对电极以及工作电极，所述工作电极上组装有光电活性材料层，所述光电活性材料层上固定设置有探针ssDNA，所述上转换材料与目标ssDNA连接，所述目标ssDNA与所述探针ssDNA杂化后引起光电流的变化，实现对不同浓度目标ssDNA的检测。

所述的基于上转换材料的光电化学DNA传感器，其中，所述光电活性材料层由量子点材料、TiO₂、石墨烯或酞菁中的一种或多种组成。

所述的基于上转换材料的光电化学DNA传感器，其中，所述参比电极为Ag/AgCl参比电极、Hg/HgCl参比电极或Hg/HgO参比电极中的一种。

所述的基于上转换材料的光电化学DNA传感器，其中，所述对电极为铂电极。

所述的基于上转换材料的光电化学DNA传感器，其中，所述工作电极的基底为ITO、FTO或AZO中的一种。

所述的基于上转换材料的光电化学DNA传感器，其中，所述上转换材料为NaYF4:Yb，Er、NaYF4:Yb，Tm或者NaYF4:Yb，Ho中的一种。

一种如上任一所述的基于上转换材料的光电化学DNA传感器的检测方法，其中，包括步骤：

A、预先采用上转换材料对待测目标ssDNA进行标记；

B、将待测目标ssDNA滴在固定设置有探针ssDNA的工作电极上进行杂化反应；

C、将反应后的工作电极放入电解池中，在红外光的照射下，测量电流-时间曲线，根据电流的变化获得待测目标ssDNA的浓度。