[发明专利]一种纳米孔道光电化学DNA传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米孔道光电化学DNA传感器及其制备方法与应用，属于生物传感器技术领域。本发明以纳米多孔阳极氧化铝膜(AAO)作为构建光电化学DNA传感器的优良基底，公开将捕获DNA探针修饰于AAO纳米孔道内，通过目标DNA分别与捕获DNA、信号DNA进行夹心杂交反应，将标记于信号DNA上的金纳米颗粒引入纳米孔道；随后通过银离子还原反应，在金纳米颗粒表面原位生长银壳，形成金/银核壳纳米颗粒。本发明利用金/银核壳纳米颗粒对纳米孔道内电子传输路径的堵塞效应，实现传感器检测信号的显著变化和对目标DNA的高性能检测，其为纳米孔道光电化学DNA传感器提供了一种高效的信号检测机制，适于市面推广与应用。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，涉及一种用于疾病体外诊断的方法策略。更具体地，涉及一种基于金/银核壳纳米颗粒堵塞电子传输路径实现信号检测的纳米孔道光电化学DNA传感器及其制备方法。

背景技术

生物传感器是由分子识别元件与信号转换元件构成的分析检测器件，它是常见重大疾病体外诊断的重要方式。光电化学生物传感是在经典电化学传感基础上发展起来的新一代生物分子检测方法，其检测原理是通过生物探针与目标分析物之间的特异性识别反应引起生物传感系统产生光电流信号变化来实现的。光电化学生物传感不仅具有装置简单、操作方便、样品制备成本低、信号响应快等特点，而且由于输入信号和输出信号的能量形式不同，具有背景信号低、灵敏度高的特点；并且在不施加额外能量的情况下便能实现自供能生物分析检测。基于此，近年来，光电化学生物传感器受到了分析化学科研工作者的广泛青睐，各种新颖、先进的信号机制被开发出来，用以实现对不同目标分析物如特定DNA序列、生物标志物、细胞、其他小分子离子等的高性能检测，并取得了显著的进展。

近年来，受蛋白质纳米孔的启发，科研工作者广泛研究了用于智能控制离子和分子运输的固态纳米通道，其在先进的纳米流体、分子筛、能量转换和生物分析中具有巨大的应用潜力。在多样化的固态纳米通道中，由于纳米多孔阳极氧化铝膜(AAO)具有高稳定性、耐用性、排列整齐的纳米通道、狭窄的孔径分布等特点非常受欢迎。特别是AAO的高表面体积比，使其显著增加客体的固定数量，已被用作构建许多生物分析平台的通用基底。此外，通过成熟的生产技术，AAO的大规模制备变得高效经济、可控、可重现，且易于升级。

AAO纳米孔道虽然具有诸多的优点，但其在光电化学传感领域的研究还处于起步阶段，相关研究报道鲜少，如通过酶催化或类酶催化反应产生不溶沉淀堵塞纳米孔道实现信号检测。且针对其他新颖高效信号机制的纳米孔道光电化学生物传感器尚无报道。

因此，开发一种灵敏度高、以AAO纳米孔道作为基底并基于核壳纳米颗粒堵塞效应构建的纳米孔道光电化学DNA传感器，不仅为纳米孔道光电化学DNA传感器提供了一种新颖、高效的信号检测机制，还能有效提升纳米孔道光电化学传感器对目标DNA的检测性能，其对于疾病体外诊断具有十分深远的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种灵敏度高且基于金/银核壳纳米颗粒堵塞效应构建的纳米孔道光电化学DNA传感器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于金/银核壳纳米颗粒堵塞效应构建的纳米孔道光电化学DNA传感器，所述纳米孔道光电化学DNA传感器是以纳米多孔阳极氧化铝膜作为构建基底，将捕获DNA探针修饰于所述纳米多孔阳极氧化铝膜的纳米孔道内；通过目标DNA分别与所述捕获DNA、信号DNA进行夹心杂交反应，将标记于所述信号DNA上的金纳米颗粒引至所述纳米孔道内；随后通过银离子还原反应，在所述金颗粒表面原位生长银壳，形成金/银核壳纳米颗粒；

所述光电化学DNA传感器通过利用所述金/银核壳纳米颗粒对所述纳米孔道内电子传输路径的堵塞效应，实现传感器检测信号的显著变化和对目标DNA的检测。