[发明专利]一种通用型化学生物传感信号指数级放大方法

说明书

本发明公开了一种通用型化学生物传感信号指数级放大方法。将样品溶液与物理包埋释放剂和信号探针的一号复合功能材料溶液、物理包埋分析物和信号探针的二号复合功能材料溶液混合；样品中的分析物通过依次原位激发分析物‑一号复合功能材料反应与释放剂‑二号复合功能材料反应的双重反应，使反应溶液中信号探针浓度实现快速指数级增大。该信号探针浓度与样品中分析物浓度成正比。针对不同类型的信号探针选择合适的信号量测方法，即能高灵敏测定样品中分析物浓度。本发明具有反应快速、能获得指数级信号放大等突出优点；能直接推广应用于医学诊断、环境监测、食品安全等诸多领域。

技术领域

本发明属于化学生物传感技术领域，具体涉及一种通用型化学生物传感信号指数级放大方法。

背景技术

化学生物传感技术是化学、生物学、物理学等多学科交叉融合而发展起来的一个新兴而活跃的研究领域。一般而言，化学生物传感技术是以生物活性单元（如蛋白质、核酸、酶、微生物、细胞、组织等）作为特异性生物识别元件，结合物理或化学转换元件（如电化学电极、光学检测元件、微/纳米检测探针、压电石英晶体、纸微流控分析装置等），对目标物进行选择性检测。化学生物传感技术已在医学诊断、食品分析和环境监测等领域获得广泛的应用。目前的化学生物传感技术主要包括电化学传感技术、荧光传感技术、化学发光传感技术、质量传感技术、比色传感技术等。然而，绝大多数现有技术的美中不足之处在于它们仅能获得μmol/L至nmol/L范围的检测灵敏度、且往往只适用于某一特定的信号量测方法。

发明内容

本发明的目的是针对大多数现有技术的不足，提供一种通用型化学生物传感信号指数级放大方法。

本发明的思路：首先分别制备同时物理包埋释放剂与信号探针的一号复合功能材料、同时物理包埋分析物与信号探针的二号复合功能材料；分析时，将含有分析物的样品溶液与一号复合功能材料溶液、二号复合功能材料溶液混合；样品中的分析物与一号复合功能材料先发生特异性识别反应以使后者包埋的释放剂与信号探针大量游离到溶液中；每一个释放剂随后原位与二号复合功能材料发生特异性识别反应以使后者包埋的分析物和信号探针大量游离到溶液中；而所释放的每一个分析物进一步激发分析物-一号复合功能材料反应与释放剂-二号复合功能材料反应的双重反应，使得最终反应溶液中信号探针浓度实现快速指数级增大。该信号探针浓度与样品中分析物浓度成正比。针对不同类型的信号探针选择合适的信号量测方法，即可高灵敏测定样品中分析物浓度。

具体步骤为：

（1）将含有分析物的样品溶液与同时物理包埋释放剂与信号探针的一号复合功能材料溶液、同时物理包埋分析物与信号探针的二号复合功能材料溶液混合，样品中的分析物与一号复合功能材料先发生特异性识别反应以使后者包埋的释放剂与信号探针大量游离到溶液中，每一个释放剂随后原位与二号复合功能材料发生特异性识别反应以使后者包埋的分析物和信号探针大量游离到溶液中，而所释放的每一个分析物进一步激发分析物-一号复合功能材料反应与释放剂-二号复合功能材料反应的双重反应，使得最终反应溶液中信号探针浓度实现快速指数级增大。

（2）结合现有信号量测方法对步骤（1）所得信号探针进行量测，以测定样品中分析物浓度。

所述分析物是指无机离子、有机离子、小分子、蛋白质、核酸、细胞、病毒和细菌中的一种。

所述释放剂是指无机离子、有机离子、小分子、蛋白质、核酸、细胞、病毒和细菌中的一种。

所述信号探针是指尺寸在1 nm—10 μm范围的微米和纳米级光学材料、荧光染料、能吸收可见光的显色分子、电活性分子、磁性分子、小分子、无机离子和有机离子中的一种。

所述特异性分子识别反应是指抗原-抗体之间的免疫反应、核酸之间的杂交反应、分析物与其核酸适配体之间的结合反应、酶与底物之间的催化反应、以及分析物与其分子印迹材料之间的结合反应中的一种。