[发明专利]基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一类基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器，所述电化学适配体生物传感器通过在电极的表面均匀覆盖水凝胶制得。本发明还提供了所述电化学适配体生物传感器的制备方法，包括以下步骤：配制水凝胶溶液，将电极浸入水凝胶溶液中，保持一段时间后取出，重复操作，然后将电极迅速冻入液氮中，取出即得到电化学适配体生物传感器。本发明提供的电化学适配体生物传感器通过在检测电极的表面均匀覆盖水凝胶，在进行体内血药浓度检测时，小分子可透过水凝胶，大分子不能透过水凝胶，能够有效阻止血红蛋白的干扰，提高电极稳定性，进一步实现体内血药浓度的准确检测。

技术领域

本发明涉及药物检测技术领域，尤其涉及一类基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器及其制备方法、应用。

背景技术

健康是人类发展永恒的主题，尤其自21世纪以来，全世界对人类健康以及疾病的治疗进入了一个全新的阶段，从传统的医疗模式逐渐发展为“精准医疗”以及个性化医疗服务模式。精准医疗是指一种将个人基因、环境与生活习惯差异考虑在内的、针对个体差异性而制定的疾病预防与治疗的新兴医疗模式。

临床上，精准医疗、个性化医疗服务需要针对病人个体的差异性提供诊断和治疗服务。例如医生在临床上对病人进行给药时，剂量过大会产生副作用，而剂量不够则会达不到治疗效果，患同一种病的病人由于个体化差异，最有效的治疗浓度也具有一定差异性。因此，精准医疗在这一方面的具体表现就在于针对病人的个体差异性选择各自最优化的剂量以及给药频率，以保证病人体内的药物浓度始终保持在药效窗口，以达到最佳的治疗效果。针对这一需求，首先需要实现的目标是如何设计和开发一种行之有效的技术，能够对血液样本乃至生物活体内血液中的药物浓度进行精准、快速、实时地检测，为给药的剂量和频率提供技术指导。

由于具有快速检测、信号灵敏度高以及对复杂样品直接检测无须预处理等优势，基于核酸适配体的电化学生物传感器为血液样本或生物体内进行药物的实时检测提供了良好的平台。这类平台的检测原理：利用DNA适配体与靶标物质结合的高选择性，将DNA一端通过金硫键(Au-S)组装到金电极表面，而另一端则共价修饰上氧化还原探针分子，这一探针分子能够输出电信号。当适配体与靶标物质结合时，由于电荷转移速率的变化，这一电信号也随之发生改变。这一原理使得这一平台能够实现快速、高选择性、高灵敏度的检测。

然而，基于核酸适配体的电化学生物传感器这一检测平台在全血样本或体内复杂环境中实时、原位检测仍然面临着较大的挑战：1)容易发生基线漂移现象，从而导致测试输出的信号稳定性能差，因此容易出现假阴性或假阳性的测试结果；2)在体内的生物相容性有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一类基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器，本发明通过在测试电极的表面包裹上一层水凝胶，能够降低血液样本中复杂大分子(如血红蛋白、蛋白质等)对电极表面的非特异性吸附，从而提高测试信号的稳定性能，另一方面，通过引入水凝胶，同时达到减少电极器件与体内组织间的摩擦以及提高器件的生物相容性的目的。

本发明提供一类基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器，所述电化学适配体生物传感器通过在电极的表面均匀覆盖水凝胶制得。

本发明还提供了上述基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器的制备方法，包括以下步骤：配制水凝胶溶液，将电极浸入水凝胶溶液中，保持一段时间后取出，重复操作，然后将电极迅速冻入液氮中，取出即得到电化学适配体生物传感器。

进一步地，所述水凝胶溶液的质量百分浓度为0.5％～3％。

进一步地，所述液氮的温度为-78℃。

进一步地，所述水凝胶溶液选用琼脂糖水凝胶。

本发明还提供了上述基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器或利用上述制备方法制得的基于水凝胶保护的电化学适配体生物传感器的应用，所述电化学适配体生物传感器能够用于体内血药浓度的实时检测。