[发明专利]一种基于核酸适配体的纳米电极生物传感器及其应用

说明书

本发明公开了一种基于核酸适配体的纳米电极生物传感器及其应用。所述基于核酸适配体的纳米电极生物传感器包括纳米电极芯片；纳米电极芯片包括基底和设于基底上的金属纳米线和信号采集电极，金属纳米线的两端连接信号采集电极；金属纳米线上修饰核酸适配体作为检测探针；核酸适配体为单链DNA或单链RNA，核苷酸序列长度为20～80nt。使用本发明提供的制作方法可以快速制备出金属纳米电极传感器芯片，针对特定的蛋白质或小分子类生物标志物，采取可以与之特异性结合的核酸适配体探针，将探针固定在金属纳米电极表面，将金属纳米电极的优异电学性能与核酸适配体的高结合能力以及高特异性优势相结合，对目标生物标志物进行高灵敏度检测。

技术领域

本发明涉及一种基于核酸适配体的纳米电极生物传感器及其应用，属于生物测试技术领域。

背景技术

微量生物标志物的定量检测对于癌症、心血管等重大疾病的早期诊断与预后具有重要意义。例如心肌肌钙蛋白I(cTnI)的检测用于急性心肌梗死(AMI)的临床诊断中，而低至0.01ng/mL水平的血浆cTnI可以预示慢性心力衰竭(CHF)的发生。目前临床应用中生物标志物的检测主要借助大型医学检测仪器或试剂盒等检测方法，通过对体液与排泄物样本的分析进行。针对某些生物标志物，目前的技术未实现高灵敏度的检出与浓度表征，无法满足某些疾病特别是早期疾病的诊断与预防需求。因此，开发一种具有高灵敏度的生物标志物检测方法十分重要。

纳米电极传感器具有优异的电学性能。与常规基于电阻抗的传感器相比，其纳米尺度的线宽使其具有更明显的表面电荷效应、更快的物质转移速度以及与待测物质尺度更相近的双电子层电容。因此将纳米电极作为传感单元，有望进一步提高生物传感器的灵敏度。

核酸适配体作为有一定立体结构的单链DNA或RNA分子，具有许多优点。经过系统进化方法可以筛选出针对特定生物标志物具有高结合能力的核酸适配体并得到其碱基序列。核酸适配体可通过化学合成得到，相较抗体等其他探针分子具有成本低，易于引入基团修饰，性质稳定的特点。因此核酸适配体作为生物传感器的探针具有极高的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于核酸适配体的纳米电极生物传感器，可实现不同生物标志物的高灵敏度检测，以反映病人生理状态。

针对特定的蛋白质或小分子类生物标志物，采取可以与之特异性结合的核酸适配体探针，将探针固定在金属纳米线表面，将金属纳米线的优异电学性能与核酸适配体的高结合能力以及高特异性优势相结合，对目标生物标志物进行高灵敏度检测。

本发明所提供的基于核酸适配体的纳米电极生物传感器，包括纳米电极芯片和引流模块；

所述纳米电极芯片包括基底和设于所述基底上的金属纳米线和信号采集电极，所述金属纳米线的两端连接所述信号采集电极；

所述金属纳米线上修饰核酸适配体作为检测探针。

上述的纳米电极生物传感器中，所述基底为绝缘基底，其可以由绝缘材料制成，或者由导电材料或半导体材料制成后，生长绝缘层，如氮化硅、氧化硅等，绝缘层的厚度可为0.1～1μm。

上述的纳米电极生物传感器中，所述金属纳米线的宽度为100～500nm，长度为50～400μm；

所述金属纳米线为金纳米线，具体可为钛合金-金纳米线或铬合金-金纳米线；

所述信号采集电极为金电极、铂电极、铜电极或铝电极。

上述的纳米电极生物传感器中，所述核酸适配体为单链DNA或单链RNA，核苷酸序列长度为20～80nt，可以通过自身碱基互补配对形成一定的二级结构；

表面修饰有所述核酸适配体的所述金属纳米线可以捕获样本中的被分析物，使纳米电极生物传感器产生电学信号。

本发明还提供了所述纳米电极生物传感器的制作方法，包括如下步骤：