[发明专利]一种上转换生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物传感器药物残留检测技术领域，公开了一种上转换生物传感器及其制备方法和应用。所述上转换生物传感器是由上转换荧光探针和猝灭剂组成，所述上转换荧光探针为适配体修饰的稀土掺杂上转换纳米颗粒，简写为UCNPs@apt；其中，所述稀土掺杂上转换纳米颗粒为NaReF₄，简写为UCNPs，所述UCNPs@apt是在除油酸配体后UCNPs表面用PEI功能化，得到PEI包覆的UCNPs，再将PEI包覆的UCNPs与适配体结合构成；所述猝灭剂为MnO₂纳米片或纳米氧化石墨烯。该生物传感器可实现对浓度为10～3000ng/mL目标检测物的快速检测，具有高灵敏、高选择性、操作简单、成本低廉等优点。

技术领域

本发明属于生物传感器检测技术领域，更具体地，涉及一种上转换生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

上转换生物传感器主要由能量供体(如稀土掺杂上转换纳米颗粒)以及能量受体(也称猝灭剂，如二氧化锰纳米片、纳米氧化石墨烯等)构成，在生物检测领域具有良好的应用前景。镧系离子掺杂上转换纳米颗粒(UCNPs)具有独特的光学性质，在近红外980nm激光照射，可有效避免背景荧光的干扰，同时UCNPs发出较低波长的光，如可见光。与传统荧光试剂相比，UCNPs具有化学稳定性高、毒性低、量子产率高、发射峰窄、荧光寿命长、无背景干扰等优势，因此，基于上转换发光纳米探针构建的荧光传感器具有良好的潜在用途。

适配体是由SELEX法进行富集和筛选，具有价格低廉、合成简单等优点，已被广泛运用于分子层面的检测。适配体是具有抗体功能的单链寡肽核苷酸，即一种单链DNA或RNA碱基序列，其特殊的立体结构能辨别特定的蛋白质，对目标检测物具有专一识别能力，在食品安全检测领域具有很好的有应用潜力。猝灭剂材料如二氧化锰纳米片、纳米氧化石墨烯等通过与碱基对相互作用，以特定的作用力自发吸附适配体的单链DNA或RNA。因此，适配体修饰的UCNPs与猝灭剂材料通过特定作用力组装形成生物传感器。

影响人类健康的食源性病原体很多，以常见的兽药残留为例，兽药残留是指动物产品的任何可食部分所含兽药的母体化合物及其代谢物，以及与兽药有关的杂质。如兽药中恩诺沙星，是属于喹诺酮类抗生素的一种，对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有显著活性。它在农业中被用作兽药和抗生素，价格低廉，却非常有效。当在兽医学中因过度使用或滥用而在食物或环境中残留时，长期食用兽药残留超标的食品后，当体内蓄积的兽药残留浓度达到一定量时，人体就会产生多种急慢性中毒，最终会对人体健康造成危害，引起对致病性菌株的过敏反应和耐药性。

目前，对兽药残留检测的常用方法有微生物法、高效液相色谱法、毛细管电泳法和色谱-质谱法等。上述技术虽然灵敏度高，但样品预处理成本高，步骤复杂，测量时间长。许多人也尝试使用荧光探针来检测兽药残留，传统的荧光探针由于表面存在疏水基团或在有机溶剂中反应制得，在水溶液中分散能力较差，这限制了其在生物体系中的应用；同时检测的灵敏度不高，检测范围小，成本高。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明提供一种上转换生物传感器。

本发明另一目的在于提供上述上转换生物传感器的制备方法。该方法基于适配体修饰的UCNPs探针和纳米材料猝灭剂构建的生物传感器则可解决上述的问题，实现对食品安全领域各种食源性病原体的高选择性、高灵敏、快速、价廉的检测。

本发明再一目的在于提供上述上转换生物传感器的应用。

本发明的目的通过下述方案来实现：