一种基于功能化金属有机框架材料的电致化学发光传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于金属有机框架材料的电致化学发光传感器。该传感器利用Hg

An electrochemiluminescence sensor based on functionalized metal organic frame materials

The invention discloses an electrochemiluminescence sensor based on metal organic frame material. The sensor uses Hg

【技术实现步骤摘要】
一种基于功能化金属有机框架材料的电致化学发光传感器
本专利技术涉及microRNA的检测方法，具体地说是一种利用Hg2+诱发三（2,2'-联吡啶）钌功能化金属有机框架材料（RuMOFs）分解释放三（2,2'-联吡啶）钌的电致化学发光（ECL）检测microRNA。
技术介绍
microRNA是一种内源性和小型（约18-25个核苷酸长度）非编码RNA的大家族，具有成为疾病诊断或模拟新分子的新型生物标志物的新潜力，microRNA作为重要的临床生物标志物激发了研究者们巨大的兴趣。microRNA的敏感和准确检测，有助于了解疾病，可用于新药研究与开发，对治疗人类疾病有很大潜力。目前，对microRNA的敏感和定量检测方法主要包括Northern分析法，印迹法和定量实时聚合酶链式反应。这些技术虽具有开发前景，但是，由于其昂贵的分析成本及对操作人员专业训练的严格要求，这种分析技术只能在条件比较完善的大型实验室才能实现。此外，这些技术敏感性有限又耗时，也在一定程度上限制了其应用和普及。microRNA检测方法的发展离不开新的材料和技术，没有材料和技术的突破，microRNA的检测方法就很难有研究进展。由金属离子和有机物等形成的金属有机框架（MOFs）材料，由于其独特的孔隙度，稳定性和多功能性，引起了当今研究者的兴趣。目前为止，各种MOFs已经被成功用于储存气体，负载催化剂，运输和释放药物。因此，MOFs有很大的潜力被应用在绿色能源产业，化工，或者新能源生物医药领域。此外，MOFs独特的性质，如高比表面积，尺寸可控性和丰富的不饱和开放金属位点，使其能够展示各种可调光学属性，因此发光材料功能化多孔金属有机框架材料有望成为一种新型的传感材料。为了将MOFs应用于microRNA的检测分析，可以通过采用高发光量子产率能力的特殊接头或者封装发光客体分子或纳米粒子对MOFs进行功能化，这样材料不仅能被包裹进入MOFs，又能保持主体MOFs的原始结构和性能。将利用RuMOFs构建的生物传感器与ECL检测技术相结合，利用RuMOFs的ECL实现对microRNA进行检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于功能化金属有机框架材料的电致化学发光传感器。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下措施来实现的：一种基于功能化金属有机框架材料的电致化学发光传感器，其特征是包括以下步骤：（1）利用电化学沉积方式在玻碳电极的表面沉积Au纳米粒子层；（2）发夹结构DNA-H1链固定在步骤（1）处理得到的电极表面，然后用封闭剂对电极进行封闭；（3）不同浓度的目标链microRNA和一定浓度的单链DNA-H2的混合液滴加到步骤（2）中得到的电极表面；（4）将链端羧基化的单链DNA-I修饰在氨基化的RuMOFs表面，滴加至步骤（3）得到电极表面，在一定条件下测量其ECL强度；（5）向步骤（4）体系中加入一定浓度的Hg2+，测定其ECL强度，对比步骤（4）与步骤（5）的ECL强度，建立不同浓度的目标microRNA与ECL信号强度关系。本专利技术所述在玻碳电极的表面沉积Au纳米粒子层的具体步骤如下：所用直径3mm的玻碳电极（Ф=3mm）在0.3μm和0.05μm的铝粉上进行抛光直至得到光滑的表面，在1:1硝酸和丙酮中超声处理，二次蒸馏水洗涤，将清洗过的电极在0.5mol/L的H2SO4溶液中于-0.8~1.5V范围内进行循环伏安扫描至稳定，再用二次蒸馏水清洗干净，干燥，利用电化学工作站，将其浸入5mL0.1mol/LHAuCl4溶液中在电压-0.2V、电沉积40s，玻碳电极表面形成一层Au纳米粒子。本专利技术所述的发夹DNA-H1链固定在步骤（1）处理获得的电极表面后用封闭剂对电极进行封闭的具体步骤如下：将10μL5μmol/L3'端带有巯基的发夹DNA-H1链滴在修饰Au纳米粒子的电极上，室温，孵育16h，后用二次蒸馏水清洗，然后，将10μL1.0μmol/L6-巯基-1-乙醇滴在电极表面，室温，放置35min。本专利技术所述的不同浓度的目标链microRNA和一定浓度的单链DNA-H2的混合液：5μL10fmol/L~10μmol/LmicroRNA和5μL5μmol/LDNA-H2混合液滴加在上述电极上，室温，孵育2h。本专利技术所述的氨基化的RuMOFs材料制备的具体步骤如下：0.2mmol腺嘌呤，0.4mmol4,4-联苯二甲酸，0.45mmol六水合硝酸锌和0.35mmol六水合三（2,2′-联吡啶）氯化钌（Ⅱ）分别加入到由2mmol硝酸，20mL二甲基甲酰胺和3mL二次蒸馏水组成的混合溶液，搅拌均匀置于反应釜中，放入烘箱，110ºC条件下放置12h，室温下自然冷却，将获得的产物在转速1000rpm下离心5min，用二甲基甲酰胺和二次蒸馏水分别洗涤3次，放入烘箱中70ºC干燥4h，得到的纯净的RuMOFs，分散在2mL乙醇中并用0.4mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷处理，搅拌6h，将悬浮液离心并用乙醇重复洗涤4次，得到氨基官能化的4μmol/LRuMOFs。本专利技术所述的链端羧基化的单链DNA-I修饰在氨基化的RuMOFs表面的具体步骤如下：取1mL上述制备的4μmol/LRuMOFs与150μL3μmol/L5'端羧基修饰的DNA-I链混合，在10ºC条件下，搅拌过夜，溶于1mLpH7.0磷酸盐缓冲溶液中，取其中10μL滴加于步骤（3）的电极表面，在体积比1:2的10mmol/LpH7.0磷酸盐缓冲溶液和1.0×10-3mol/L三丙胺混合溶液中，利用三电极体系，扫速200mV/s，电压0~0.8V，放大级数4，测量其ECL情况。本专利技术所述的加入Hg2+加入体系后ECL情况的具体测量过程如下：在步骤（4）的体系中加入10nmolHgCl2溶液，扫速200mV/s，电压0~0.8V，放大级数4，测量其ECL情况。本专利技术的有益效果：（1）Hg2+触发RuMOFs的分解，RuMOFs分解引起金属框架材料中三（2,2'-联吡啶）钌释放，从而增强ECL信号；（2）目标microRNA循环诱发发夹结构DNA链杂化标记更多信号分子RuMOFs，从而实现信号放大；（3）制备的生物传感器具有灵敏度高，稳定性好等优点，为临床应用中microRNA的敏感检测提供了广阔前景。附图说明图1为RuMOFs的扫描电镜图像；图2为MicroRNA检测过程示意图。具体实施方式一种基于功能化金属有机框架材料的电致化学发光传感器用于检测MicroRNA-155（1）所用直径3mm的玻碳电极（Ф=3mm）在0.3μm和0.05μm的铝粉上进行抛光直至得到光滑的表面，在1:1硝酸和丙酮中超声处理，二次蒸馏水洗涤，将清洗过的电极在0.5mol/L的H2SO4溶液中于-0.8~1.5V范围内进行循环伏安扫描至稳定，再用二次蒸馏水清洗干净，干燥，利用电化学工作站，将其浸入5mL0.1mol/LHAuCl4溶液中在电压-0.2V、电沉积40s，玻碳电极表面形成一层Au纳米粒子；（2）将10μL5μmol/L硫醇修饰的发卡DNA-H1链滴在修饰Au纳米粒子的电极上，室温，孵育16h，后用二次蒸馏水清洗，再将10μL1.0μmol/L6-巯基-1-乙醇滴在电极表面，室温，放置35min；（3）5μL5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功能化金属有机框架材料的电致化学发光传感器，其特征是包括以下步骤：（1）利用电化学沉积方式在玻碳电极的表面沉积Au纳米粒子层；（2）发夹结构DNA‑H1链固定在步骤（1）处理得到的电极表面，然后用封闭剂对电极进行封闭；（3）不同浓度的目标链microRNA和一定浓度的单链DNA‑H2的混合液滴加到步骤（2）中得到的电极表面；（4）将链端羧基化的单链DNA‑I修饰在氨基化的RuMOFs表面，滴加至步骤（3）得到电极表面，在一定条件下测量其ECL强度；（5）向步骤（4）体系中加入一定浓度的Hg

【技术特征摘要】
1.一种基于功能化金属有机框架材料的电致化学发光传感器，其特征是包括以下步骤：（1）利用电化学沉积方式在玻碳电极的表面沉积Au纳米粒子层；（2）发夹结构DNA-H1链固定在步骤（1）处理得到的电极表面，然后用封闭剂对电极进行封闭；（3）不同浓度的目标链microRNA和一定浓度的单链DNA-H2的混合液滴加到步骤（2）中得到的电极表面；（4）将链端羧基化的单链DNA-I修饰在氨基化的RuMOFs表面，滴加至步骤（3）得到电极表面，在一定条件下测量其ECL强度；（5）向步骤（4）体系中加入一定浓度的Hg2+，测定其ECL强度，对比步骤（4）与步骤（5）的ECL强度，建立不同浓度的目标microRNA与ECL信号强度关系。2.根据权利要求1所述的Au纳米粒子对玻碳电极的表面修饰的具体步骤如下：所用直径3mm的玻碳电极（Ф=3mm）在0.3μm和0.05μm的铝粉上进行抛光直至得到光滑的表面，在1:1硝酸和丙酮中超声处理，二次蒸馏水洗涤，将清洗过的电极在0.5mol/L的H2SO4溶液中于-0.8~1.5V范围内进行循环伏安扫描至稳定，再用二次蒸馏水清洗干净，干燥，利用电化学工作站，将其浸入5mL0.1mol/LHAuCl4溶液中在电压-0.2V、电沉积40s，玻碳电极表面形成一层Au纳米粒子。3.根据权利要求1所述的发夹DNA-H1链固定在步骤（1）处理获得的电极表面后用封闭剂进行封闭的具体方法：将10μL5μmol/L3'端带有巯基的发夹DNA-H1链滴在修饰Au纳米粒子的电极上，室温，孵育16h，后用二次蒸馏水清洗，然后，将10μL1.0μmol/L6-巯基-1-乙醇滴在电极表面，室温，放置35min。4.根据权利要求1所述的不同浓度的目标链microRNA和一定浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛慎光，鉴燕楠，兰飞飞，王贺，孙晓路，梁琳琳，颜梅，于京华，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37