[发明专利]一种可检测过敏反应的纸基传感器及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种可检测过敏反应的纸基传感器及其制备和应用，属于纸基传感器领域。过敏反应是指当机体受到某些抗原刺激时，产生特异性免疫球蛋白(IgE)抗体，IgE可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE特异性受体结合，从而引起的异常的、过高的免疫应答。因此，血清中的IgE是检测过敏反应的重要标志。Ni‑NTA可以与有His标签的蛋白特异性结合，实现对蛋白质的亲和纯化。而纸基材料具有便宜、便携、高选择性、以及生物相容性等优势，因此通过制备含Ni‑NTA的纸基传感器，可以与含His标签的过敏原牢固结合，从而实现对免疫球蛋白的定性检测，这对快速、灵敏地检测过敏反应具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种可检测过敏反应的纸基传感器及其制备和应用，属于纸基传感器领域。

背景技术

纸基传感器是以滤纸为基底替代硅、玻璃、高聚物等材料，通过在滤纸上建造疏水的隔离带，以使亲水部分形成通道及检测区，对样品进行分析检测的一种微型分析器件。它具有制备简单、易于携带、成本低廉、分析速度快等优点，因此近年来在生物医药领域引起了广泛关注。

纸基传感器的发展史可以追溯到17世纪，然而直至2007年，纸基材料才有了迅猛的发展。2007年，Whitesides课题组首次用光刻法制备纸基传感器，并将纸基材料与手机等移动设备结合，实现了远程实时诊断，这极大促进了纸基材料的发展。而由于纸基材料易于对表面进行物理或化学改性，且具有良好的生物相容性等优点，因此很多研究者报道了有关纸基检测生物标志物的文献，其在生物检测领域有广阔的应用前景。例如，在2012年，Wang等利用高碘酸盐将纸基上的羟基转化为醛基，从而使抗体共价固定在纸基表面，实现对人血清中癌胚抗原(CEA)的快速、简单、低成本的即时检测。2016年，Zhao等用等离子体处理纸基使其产生醛基，从而使抗体直接固定到纸基表面，高效、灵敏的检测CEA，从而观测肿瘤的复发，这些相关的研究对推进纸基传感器的发展有重要意义。然而，目前纸基传感器人存在加工效率较低、检测结果误差大等缺点，因此，针对这些问题，2018年，蒋兴宇课题组开发了一种用于即时检验的条码化纸基传感器，较好的解决了这些问题，使纸基传感器真正意义上实现了一次性便携式分析，是未来及时诊断的趋势之一。

氨三乙酸(Nitrilotriacetic acid,NTA)为白色棱形结晶或粉末，是一种分子较小的化合物，它能为过渡金属离子如Ni²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等提供四个配位键，因此具有极强的络合能力，是一种重要的氨羧络合剂。NTA通过四个位点牢固的螯合Ni²⁺，从而减少Ni²⁺的泄露，得到具有良好的物理、化学稳定性的化合物镍-氨三乙酸(Ni-NTA)。而由于金属离子能够与蛋白质表面的一些特殊的氨基酸发生相互作用，因此Ni-NTA能够与含组氨酸(6×His)标签的蛋白特异性结合，从而实现对蛋白质的亲和纯化。

过敏反应是指机体与抗原性物质在一定条件下相互作用，产生特异性抗体，当与再次进入的抗原结合时，会导致机体生理功能紊乱和组织损害的免疫病理反应，又称变态反应。当变应原初次进入过敏体质的机体时，会刺激B细胞，从而产生特异性免疫球蛋白(IgE)类抗体，而IgE能通过Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE特异性受体结合，引起异常的、过高的免疫应答，即I型超敏反应。而正常人血清中仅有极少量的IgE，因此检测血清中IgE对检测过敏反应和确定过敏原有重要意义。

目前检测过敏反应的方法较为复杂、昂贵，因此需要一种方法简便、成本低廉且快速的检测方法判断过敏反应。相较于传统酶联免疫吸附测定(ELISA)，本发明具有所需样本量少、时间短、灵敏度高、便捷、分析快速等优势，能定性且高通量的检测人血清中的免疫球蛋白IgE，使过敏反应的检测更加方便，对人类的健康发展有巨大的帮助。

发明内容

为了解决以上的问题，本发明提供了一种可检测过敏反应的纸基传感器，其对蛋白有良好的结合能力，因此能够实现对过敏反应快速简便、高效率、低成本的特异性检测。