一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法及其对DNA浓度的定量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法及其对DNA浓度的定量检测方法。通过将金纳米线电极与可与目标检测DNA链完全配对的探针DNA链构建金纳米线DNA生物传感器，并利用金纳米线DNA生物传感器对不同浓度的目标测试DNA进行孵化，并与亚甲基蓝结合后利用光波伏安法测试亚甲基蓝的还原信号，并构建与目标测试DNA浓度的线性关系得到线性方程，从而利用方波伏安法即可定量检测出目标检测DNA的浓度。该方法具有优越的选择性、稳定性与高的灵敏性，检测限可低至10‑17M。

Preparation method of gold nanowire DNA biosensor and its quantitative detection method for DNA concentration

The invention discloses a preparation method of a gold nanowire DNA biosensor and a quantitative detection method for DNA concentration. Gold nanowire DNA biosensors were constructed by using gold nanowire electrodes and probe DNA strands that can be completely paired with the target detection DNA strands. Gold nanowire DNA biosensors were used to incubate target DNA at different concentrations. The reduction signal of methylene blue was measured by light wave voltammetry after binding with methylene blue. The linear equation is obtained by establishing the linear relationship between the target DNA concentration and the target DNA concentration, and then the target DNA concentration can be quantitatively detected by square wave voltammetry. The method has superior selectivity, stability and high sensitivity, and the detection limit can be as low as 10_17M.

【技术实现步骤摘要】
一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法及其对DNA浓度的定量检测方法
本专利技术涉及一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法及其对DNA浓度的定量检测方法。
技术介绍
脱氧核糖核苷酸简称DNA是人类遗传信息的特殊物质，它的变化将对人的身体产生很大的危害，所以发展一种快速的、灵敏的、简单的、选择性好的DNA分析技术是十分必要的。已经有很多技术比如荧光光谱、表面增强拉曼散射、表面等离子体共振光谱、电化学等方法应用到DNA检测中。但是荧光光谱、表面增强拉曼散射、表面等离子体共振光谱的仪器复杂而昂贵，检测比较费时且仪器大不便现场检测；电化学中构建的DNA传感器都基于传统大电极和微电极，其尺寸比较大不适用于生物活体检测，检测灵敏度不高且制样复杂。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法及其对DNA浓度的定量检测方法。通过将带有巯基的DNA直接修饰在金纳米线电极上构建DNA生物传感器，利用亚甲基蓝这一信号分子来快速检测DNA的浓度。本专利技术采取的技术方案为：一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、合成带有巯基末端的可与目标检测DNA链完全配对的探针DNA链；S2：将金纳米线电极清洁活化后，浸泡在探针DNA溶液中，于2～6℃静置10～16小时；S3：将步骤S2得到的金纳米线电极清洗后放入巯基己醇溶液中1.5～3小时，制备得到SH-DNA/Au-NWEs电极，即为金纳米线DNA生物传感器。所述步骤S2中，金纳米线电极的半径为15～25nm，长度为120～135nm。这样金纳米线电极将会有更多的位点提供给带有巯基的探针DNA。所述步骤S2中，所述金纳米线电极清洁活化的方法为：将金纳米线电极放在8mL的0.5MH2SO4溶液中电位为-0.2～1.6V，扫描速率为50mV/s，扫描10圈。所述步骤S2中，所述探针DNA溶液的制备方法为：将探针DNA链用0.1MPH＝7.0～7.5的磷酸盐缓冲溶液配制成浓度为10-5M的探针DNA溶液。所述步骤S3中，巯基己醇溶液的浓度为0.8～1.2mM；这样浓度的巯基己醇可充分除去因非特异性作用修饰在电极表面上的多余探针DNA。本专利技术还提供了一种利用金纳米线DNA生物传感器检测DNA浓度的方法，包括以下步骤：(1)将权利要求1制备得到的SH-DNA/Au-NWEs电极分别与不同浓度的目标检测DNA溶液在30～40℃孵化2～3小时；(2)将SH-DNA/Au-NWEs电极清洗后放入亚甲基蓝溶液中浸泡1～1.5小时，清洗后利用方波伏安法在磷酸盐缓冲溶液检测电极的亚甲基蓝的还原信号，记为I0；分别将步骤(1)得到的电极清洗后，放入亚甲基蓝溶液中浸泡1～1.5小时，清洗后利用方波伏安法在磷酸盐缓冲溶液检测电极的亚甲基蓝的还原信号，记为I；(3)以目标检测DNA溶液浓度的对数logC为X轴；以-0.2V电位处的电流差值△I为Y轴，作图，拟合得到线性曲线和线性方程；所述△I＝I0-I；根据线性方程利用方波伏安法即可定量检测出目标检测DNA的浓度。所述线性曲线的线性方程为△I＝718.0886+34.5237logC，相关系数为0.9891，检出限为10-17M；△I的单位为pA，C的单位为M。所述步骤(1)中，目标检测DNA溶液的制备方法为：将目标检测DNA链依次用0.1MpH＝7.0～7.5的磷酸盐缓冲溶液配制成的浓度分别为10-17M、10-16M、10-15M、10-14M、10-13M、10-12M、10-11M、10-10M的目标检测DNA溶液。所述步骤(1)中，所述亚甲基蓝溶液的浓度为0.3～0.8M；机染料小分子亚甲基蓝(MB)与DNA的磷酸骨架有着高的亲和力及在电化学方法中有一个十分明显的还原信号，作为检测DNA指示剂方面有着不可比拟的优势。所述磷酸盐缓冲溶液的pH为7.5。在磷酸盐缓冲溶液的pH在7.5时DNA分子及MB的活性是最高的。进一步地，所述利用金纳米线DNA生物传感器检测DNA浓度的方法具体包括以下步骤：a、合成带有巯基末端的可与目标检测DNA链完全配对的探针DNA链，所述探针DNA链的序列为：5'-SH-(CH2)6-GTATCATTGCGGGACTCTATTG-3'；所述目标检测DNA链序列为5'-CAATAGAGTCCCGCAATGATAC-3'；b、将半径为22nm，长度为125nm的金纳米线电极放在8mL的0.5MH2SO4溶液中电位为-0.2～1.6V，扫描速率为50mV/s，扫描10圈清洁活化后，浸泡在浓度为10-5M探针DNA溶液中，于4℃静置12小时；c、将步骤b得到的金纳米线电极清洗后放入浓度为1mM的巯基己醇溶液中2小时，制备得到SH-DNA/Au-NWEs电极；d、将SH-DNA/Au-NWEs电极分别与浓度为10-17M、10-16M、10-15M、10-14M、10-13M、10-12M、10-11M、10-10M的目标检测DNA溶液在37℃孵化2小时；e、将SH-DNA/Au-NWEs电极清洗后放入0.5M的亚甲基蓝溶液中浸泡1小时，清洗后利用方波伏安法在磷酸盐缓冲溶液检测电极的亚甲基蓝的还原信号，记为I0；分别将步骤d得到的电极清洗后，放入0.5M的亚甲基蓝溶液中浸泡1小时，清洗后利用方波伏安法在0.1MpH7.5的磷酸盐缓冲溶液检测电极的亚甲基蓝还原信号，记为I，f、以目标检测DNA溶液浓度对数logC为X轴；以-0.2V电位处的电流差值△I为Y轴，作图，拟合得到线性曲线，其线性方程为△I＝718.0886+34.5237logC，△I的单位为pA，C的单位为M；相关系数为0.9891，检出限为10-17M；所述△I＝I0-I；根据线性曲线利用方波伏安法即可定量检测出目标检测DNA的浓度。以上步骤中电极清洗所用的溶剂均为浓度为0.1M、pH为7.0的磷酸盐缓冲液。与现有技术相比，本专利技术公开的方法具有以下优点：1.检测灵敏度高，检测限可低至10-17M，检测范围宽，在10-17M～10-10M范围内具有良好的线性关系；2.构建的金纳米线DNA生物传感器具有优越的选择性和再生性，且稳定性较高；3.操作简单，不需要繁琐的样品预处理步骤，且可以很快的得到结果；4.仪器小、轻便、廉价，花费小；5.电极尺寸小，传质速率快，检测更灵敏。附图说明图1为SH-DNA/Au-NWEs电极与不同浓度的目标检测DNA溶液结合后测得的方波伏安图及线性拟合图；图2为DNA的检测原理图；图3为在不同pH的磷酸盐缓冲溶液中测得的△I同pH的关系图；图4为SH-DNA/Au-NWEs电极对DNA序列的选择性测试图；图5为SH-DNA/Au-NWEs电极的再生性能测试图；图6为SH-DNA/Au-NWEs电极与目标测试DNA结合后的稳定性测试图。具体实施方式本专利技术中所涉及到的探针DNA链、目标检测DNA链、单碱基错配DNA链和碱基完全不互补DNA链均购买自生工生物工程上海股份有限公司，且均为干粉状。下面结合实施例及说明书附图对本专利技术进行详细说明。实施例1一种利用金纳米线DNA生物传感器检测DNA浓度的方法，包括以下步骤：S1、合成带有巯基末端的可与目标检测DNA链完全配对的探针DNA链，所述探针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、合成带有巯基末端的可与目标检测DNA链完全配对的探针DNA链；S2：将金纳米线电极清洁活化后，浸泡在探针DNA溶液中，于2～6℃静置10～16小时；S3：将步骤S2得到的金纳米线电极清洗后放入巯基己醇溶液中1.5～3小时，制备得到SH‑DNA/Au‑NWEs电极，即为金纳米线DNA生物传感器。

【技术特征摘要】
1.一种金纳米线DNA生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、合成带有巯基末端的可与目标检测DNA链完全配对的探针DNA链；S2：将金纳米线电极清洁活化后，浸泡在探针DNA溶液中，于2～6℃静置10～16小时；S3：将步骤S2得到的金纳米线电极清洗后放入巯基己醇溶液中1.5～3小时，制备得到SH-DNA/Au-NWEs电极，即为金纳米线DNA生物传感器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，金纳米线电极的半径为15～25nm，长度为120～135nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述金纳米线电极清洁活化的方法为：将金纳米线电极放在8mL的0.5MH2SO4溶液中电位为-0.2～1.6V，扫描速率为50mV/s，扫描10圈。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述探针DNA溶液的制备方法为：将探针DNA链用0.1MPH＝7.0～7.5的磷酸盐缓冲溶液配制成浓度为10-5M的探针DNA溶液。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，巯基己醇溶液的浓度为0.8～1.2mM。6.一种利用金纳米线DNA生物传感器检测DNA浓度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将权利要求1制备得到的SH-DNA/Au-NWEs电极分别与不同浓度的目标检测DNA溶液在30～40℃孵化2～3小时；(2)将SH-DNA/Au-NWEs电极清洗后放入亚甲基蓝溶液中浸泡1～1.5小时，清洗后利用方波伏安法在磷酸盐缓冲溶液检测电极的亚甲基蓝的还原信号，记为I0；分别将步骤(1)得到的电极清洗后，放入亚甲基蓝溶液中浸泡1～1.5小时，清洗后利用方波伏安法在磷酸盐缓冲溶液检测电极的亚甲基蓝的还原信号，记为I；(3)以目标检测DNA溶液浓度的对数logC为X轴；以-0.2V电位处的电流差值△I为Y轴，作图，拟合得到线性曲线和线性方程；所述△I＝I0-I；根据线性方程利用方波伏安法即可定量检测出目标检测DNA的浓度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述线性曲线的线性方程为△I＝718.0886+34.5237logC，相关系数为0.9891，检出限为10-17M；△I的单位为pA，C的单位为M。8.根据权利要求6所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永新，花红梅，刘勇，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34