本发明专利技术公开了一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器。该电化学免疫传感器是在基体电极上负载树枝状金属后，再加入负载抗体标记物的介孔材料，接着引入DNA杂交链，最后加入活性物质后形成的。其制备包括以下步骤：1）制备基体材料；2）制备负载抗体标记物的介孔材料；3）构建电化学免疫传感器。并公开了一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器在检测毒素中的应用。本发明专利技术基于多重信号放大的策略，构建了一种高灵敏度、低检测限的电化学免疫传感器。通过利用DNA扩增技术的高扩增能力，电化学检测的高灵敏性，与纳米材料表面效应放大信号等策略相结合，建立一种快速免疫分析方法，实现了对痕量毒素的检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器。
技术介绍
生物传感器是生命物质能感受规定的被测量并按照一定的转换成可用输出信号的器件或装置，它是以固定化的生物材料作为敏感元件，与适当的转换元件结合所构成的一类传感器。根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器、微生物传感器、细胞器传感器、组织传感器和免疫传感器。这五类传感器所采用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织切片、免疫物质。其中免疫传感器由于操作简单、灵敏度高、成本低、稳定性好等优点，其被应用于环境监测、临床诊断、食品安全等领域。电化学免疫传感器是以抗原或抗体为分子识别元件，通过抗原/抗体的特异性反应，转化器输出与化学物质浓度相关的电信号，来实现对待测物进行定量或半定量分析。电化学免疫传感器主要有直接法、竞争法和夹心法这三种检测方法。直接法是反应液中抗原与抗体的结合引起的某些电化学性质的变化来测试待测体系中抗原（抗体）的含量。竞争法分为直接竞争法和间接竞争法，其中间接竞争法是电极表面固定的抗原与待测体系的抗原竞争结合一抗，加入标记的二抗来结合一抗，之后加入底物测量电信号的变化。夹心法是电极表面固定的抗体和待测抗原结合后，加入标记的二抗结合待测抗原，之后测定加入底物后电信号的变化。功能化介孔材料由于比表面大、孔径可调、表面存在大量活泼基团、很好的生物相容性和生物可降解性等优点，在生物领域应用广泛，特别在药物缓释研究和对大分子的固定方面。此外，介孔材料可以作为催化剂载体，将金属、金属氧化物等催化剂负载在介孔材料上。将具有热力学稳定的无机介孔材料与有机官能团的性质相互结合，使材料多功能化，对其应用更为广泛。在生物分析和研究中，以核酸探针信号放大技术为基础构建的生物分子的分析方法受到广泛关注。目前常见的核酸扩增方法有聚合酶链式(PCR)放大技术、链置换(SDA)放大技术、杂交链反应(HCR)放大技术、滚环(RCA)放大技术及DNAzyme信号放大等。其中杂交链反应是一种无酶信号的放大方式，利用核酸链之间的竞争杂交来实现信号的放大。这种方法由于可以在室温下进行，且不需要其他酶的辅助，在生物传感器中作为信号放大的检测得到广泛的应用。在生物传感器构建中，信号放大是提高检测灵敏度的重要方法，而脱氧核酶(DNAzyme)因其具有容易合成和化学稳定性好等优点，广泛应用在催化某些化学反应中。其中富G序列的探针与血红素Hemin结合形成G-四链体-Hemin类DNA酶，G-平面的大共轭体系与hemin的Fe离子发生配位作用形成复合物，具有过氧化酶催化活性。由于G-四链体具有特殊的结构及在生物体内的重要性，推动了高效灵敏检测传感体系的构建。虽然G-四链体-HeminDNA酶具有易于制备、价格较低等优点，但跟天然辣根过氧化酶相比，其催化活性仍存在很大的差别。为了提高其在生化检测传感器的灵敏度，可以采用多级放大的方式，例如杂交链反应反应(HCR)。微囊藻毒素(Microcystins，MCs)是一类具有生物活性的环状七肽化合物。由于组成的多肽中氨基酸种类可变，导致了微囊藻毒素种类的多样，至今已发现80种以上的异构体。在这些藻毒素中含量较大、毒性较大的有MC-LR、MC-RR、MC-YR等，其中L、R和Y分别代表亮氨酸、精氨酸和酪氨酸。而产生MC的藻类主要有铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)、鱼腥藻(Anabaena)和颤藻(Oscillatoria)等。我国自20世纪60年代太湖开始爆发蓝藻水华，之后黄河、长江及珠江中下游的很多湖泊也陆续出现不同程度的蓝藻水华。水藻大量生长及死亡后会释放藻毒素，而摄入含藻毒素的水体会严重危害人类的身体健康及其它生物的安全。因此，采取有效措施对微囊藻毒素进行及时准确的检测至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器。本专利技术的技术方案如下：一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，是在基体电极上负载树枝状金属后，再加入负载抗体标记物的介孔材料，接着引入DNA杂交链，最后加入活性物质后形成的。所述的基体电极是碳电极、金属电极中的其中一种。所述的树枝状金属为贵金属的其中一种。所述的负载抗体标记物的介孔材料吸附有活性物质。所述的活性物质为二茂铁、亚甲基蓝、苯醌、血红素中的至少一种。所述的介孔材料为改性的硅基介孔材料。所述的改性为氨基化、羧基化的其中一种。所述的一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器的制备，包括以下步骤：1）制备基体材料：在基体电极上用电沉积法合成树枝状金属；2）制备负载抗体标记物的介孔材料；用溶胶-凝胶法合成硅基介孔材料后进行改性，加入活性物质后，再加入DNA引物和抗体制得；3）构建电化学免疫传感器：采用以上两步所得的材料，通过间接竞争法，以及杂交链反应引入DNA杂交链，最后加入活性物质后制成的。所述的一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器在检测毒素中的应用。所述的毒素为微囊藻毒素。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于多重信号放大的策略，构建了一种高灵敏度、低检测限的电化学免疫传感器。通过利用DNA扩增技术的高扩增能力，电化学检测的高灵敏性，与纳米材料表面效应放大信号等策略相结合，建立一种快速免疫分析方法，实现了对痕量毒素的检测。具体如下：在电极表面沉积树枝状纳米金，由于其比表面大，抗原的固定量增加，实现信号放大。在合成的功能化介孔二氧化硅纳米材料上同时负载用于特异识别的二抗和DNA引物，并通过静电作用将亚甲基蓝嵌入介孔材料的孔道中。之后通过一种等温、不用酶催化的DNA扩增技术—HCR，在辅助DNA序列的参与下，按顺序依次形成带有侧链的双螺旋DNA长链。加入氯化血红素，合成G-qudruplex/heminDNA酶。最后加入亚甲基蓝，亚甲基蓝嵌入形成的DNA长链的凹槽中。合成的DNA酶在亚甲基蓝的作用下，催化H2O2的还原。通过以上实验步骤，实现了信号的五重放大，从而大大提高了检测的灵敏度。附图说明图1是SiO2微球的TEM图；图2是氨基化的SiO2@MSN的TEM图；图3是氨基化SiO2@MSN吸附MB前(a)和后(b)的孔径分布图；图4是树枝状Au的SEM图；图5是在PBS缓冲液和0.015MH2O2中不同组装的免疫传感器DPV响应曲线。具体实施方式一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，是在基体电极上负载树枝状金属后，再加入负载抗体标记物的介孔材料，接着引入DNA杂交链，最后加入活性物质后形成的。优选的，所述的基体电极是碳电极、金属电极中的其中一种；进一步优选的，所述的基体电极是玻碳电极、氧化铟锡电极、铂电极中的其中一种；最优选的，所述的基体电极是氧化铟锡电极。优选的，所述的树枝状金属为贵金属的其中一种；进一步优选的，所述的树枝状金属为金、银中的其中一种；最优选的，所述的树枝状金属为金。优选的，所述的负载抗体标记物的介孔材料吸附有活性物质。优选的，所述的活性物质为二茂铁、亚甲基蓝、苯醌、血红素中的至少一种；进一步优选的，所述的活性物质为亚甲基蓝、血红素中的至少一种。优选的，所述的介孔材料为改性的硅基介孔材料；进一步优选的，所述的介孔材料为改性的二氧化硅介孔材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，其特征在于：是在基体电极上负载树枝状金属后，再加入负载抗体标记物的介孔材料，接着引入DNA杂交链，最后加入活性物质后形成的。
【技术特征摘要】
1.一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，其特征在于：是在基体电极上负载树枝状金属后，再加入负载抗体标记物的介孔材料，接着引入DNA杂交链，最后加入活性物质后形成的。2.根据权利要求1中所述的一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，其特征在于：所述的基体电极是碳电极、金属电极中的其中一种。3.根据权利要求1中所述的一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，其特征在于：所述的树枝状金属为贵金属的其中一种。4.根据权利要求1中所述的一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，其特征在于：所述的负载抗体标记物的介孔材料吸附有活性物质。5.根据权利要求1或4中所述的一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，其特征在于：所述的活性物质为二茂铁、亚甲基蓝、苯醌、血红素中的至少一种。6.根据权利要求4中所述的一种基于DNA功能化纳米复合材料的电化学免疫传感器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘英菊，甘翠芬，何祖宇，魏婕，敖日其冷，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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