一种生物传感器及制备方法和病毒检测系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种生物传感器及制备方法和病毒检测系统及方法，通过能够连接多种生物大分子的桥连分子，在生物传感器上修饰了病毒抗原或病毒抗体或用于检测病毒的核酸探针，将待测样品输入所述生物传感器，并对反应前和反应后电流信号进行分析，从而能够检测出待测样品中是否有病毒；由于本发明专利技术实施例提供的生物传感器的桥连分子能够连接多种生物大分子，因此能够实现对不同病毒的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种生物传感器及制备方法和病毒检测系统及方法
本专利技术涉及生物检测
，特别是涉及一种生物传感器及制备方法和病毒检测系统及方法。
技术介绍
生物电学传感器是一种用固定化生物成分或生物体作为敏感元件的传感器。其基本的原理是，对由敏感元件与被检测生物成分或生物体之间的生物作用或化学反应引起的电流或电压的变化进行检测，根据电流或电压的变化来确定检测结果。目前，生物传感器技术获得了很大的发展，在环境检测、基因检测、细菌和病毒检测等方面有所应用，但实际能够检测出的病毒类型还是比较少。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种生物传感器及制备方法和病毒检测系统及方法，以实现对不同病毒的检测。为了实现本专利技术实施例的目的，本专利技术实施例提供了基于石墨烯和硅纳米线的生物传感器，其中，基于石墨烯的生物传感器，包括：基底层和石墨烯层；所述石墨烯层位于所述基底层上；所述石墨烯层上镀有金属电极；所述金属电极包括：输入电极和输出电极，且一个输入电极对应一个输出电极；且，所述石墨烯层上非金属电极的部分修饰有用于连接生物大分子的桥连分子；所述桥连分子，包含：用于与石墨烯连接的芘或苝或蒽锚定基团、用于与生物大分子相连的活泼酯或二硫键或顺丁烯二酸苷、和将锚定基团与活泼酯或二硫键或顺丁烯二酸苷相连的一个或多个连接基团；所述桥连分子上连接的生物大分子为：病毒抗原或病毒抗体或核酸探针。基于硅纳米线的生物传感器，包括：基底层；所述基底层上镀有金属电极；所述金属电极包括：输入电极和输出电极，且一个输入电极对应一个输出电极；每个输入电极与其对应的输出电极之间由硅纳米线连接；所述硅纳米线上修饰有桥连分子；所述硅纳米线上修饰有用于连接生物大分子的桥连分子；所述桥连分子为Ni2+探针或马来酰亚胺；所述桥连分子上连接的生物大分子为：病毒抗原或病毒抗体或核酸探针。本专利技术实施例还提供了上述生物传感器的制备方法，其中基于石墨烯的生物传感器的制备方法，包括：A、将在金属表面生成的单层石墨烯转移到基底材料表面上，形成基底层和石墨烯层；B、在所述石墨烯层上旋涂光刻胶后，通过光刻技术刻蚀出金属电极的形状；C、在石墨烯层上金属电极的位置蒸镀上金属电极，形成待修饰器件；所述金属电极包括：输入电极和输出电极，且一个输入电极对应一个输出电极；D、在待修饰器件的石墨烯层上非金属电极的部分修饰上桥连分子；E、在所述桥连分子上连接病毒抗原或病毒抗体或核酸探针。基于硅纳米线的生物传感器的制备方法，包括：a、在基底上生成的硅纳米线并表面功能化；b、在所述基底上旋涂光刻胶后，通过光刻技术刻蚀出金属电极的形状；c、在基底上金属电极的位置蒸镀上金属电极，形成待修饰器件；所述金属电极包括：输入电极和输出电极，一个输入电极对应一个输出电极，每个输入电极与其对应的输出电极之间由一硅纳米线连接；d、在待修饰器件的硅纳米线上修饰上桥连分子；e、在所述桥连分子上连接病毒抗原或病毒抗体或核酸探针。本专利技术实施例还提供了一种病毒检测系统，包括：上述任一种生物传感器、信号发生器、信号采集器、信号分析主机和显示器；所述信号发生器与所述生物传感器的各个输入电极相连，将触发电信号发送至各个输入电极；所述信号采集器与所述生物传感器的各个输出电极相连，采集输出电流信号并发送至信号分析主机；该输出电流信号为：所述生物传感器中的病毒抗原或病毒抗体或用于检测病毒的核酸探针，与待检测样品反应前和反应后分别获得的电流信号；所述信号分析主机，对接收到的输出电流信号进行分析检测，确定待测样品中是否存在病毒，将分析检测结果发送至显示器进行显示。本专利技术实施例还提供了一种病毒检测方法，应用于上述的病毒检测系统，包括如下步骤：所述信号发生器将触发电信号发送至所述生物传感器的各个输入电极；将待测样品输入所述生物传感器；所述信号采集器与所述生物传感器的各个输出电极相连，采集输出电流信号并发送至信号分析主机；该输出电流信号为：所述生物传感器中的病毒抗原或病毒抗体或用于检测病毒的核酸探针，与待检测样品反应前和反应后分别获得的电流信号；所述信号分析主机，对接收到的输出电流信号进行分析检测，确定待测样品中是否存在病毒，将分析检测结果发送至显示器进行显示。本专利技术实施例有益效果：本专利技术实施例提供的一种生物传感器及制备方法和病毒检测系统及方法，通过能够连接多种生物大分子的桥连分子，在生物传感器上修饰了病毒抗原或病毒抗体或用于检测病毒的核酸探针，将待测样品输入所述生物传感器，并对接收到的电流信号进行分析，从而能够检测出待测样品中是否有病毒；由于本专利技术实施例提供的生物传感器的桥连分子能够连接多种生物大分子，因此能够实现对不同病毒的检测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为本专利技术实施例提供的基于石墨烯的生物传感器的一种原理结构示意图；图1b为图1a所示实施例中的一种桥连分子的示意图；图1c为基于图1a的原理结构制备的生物传感器的结构示例图；图2为本专利技术实施例提供的基于石墨烯的生物传感器的第二种原理结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的基于石墨烯的生物传感器的第三种原理结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的基于硅纳米线的生物传感器的一种原理结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的基于硅纳米线的生物传感器的第二种原理结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的基于硅纳米线的生物传感器的第三种原理结构示意图；图7a为基于石墨烯的生物传感器的制备方法的流程图；图7b为基于图7a所示方法制备生物传感器的具体示例图；图7c为基于图7a所示方法制备的生物传感器的金属电极的示例图；图8a为基于硅纳米线的生物传感器的制备方法的流程图；图8b为基于图8a所示方法制备生物传感器的一种具体示例图；图8c为基于图8a所示方法制备的生物传感器的金属电极和硅纳米线的示例图；图8d为基于图8a所示方法制备生物传感器的另一种具体示例图；图9为本专利技术实施例提供的病毒检测系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了对多种不同病毒进行检测，本专利技术实施例提供了一种生物传感器及制备方法和病毒检测系统及方法。首先，对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物传感器，其特征在于，包括：基底层和石墨烯层；/n所述石墨烯层位于所述基底层上；/n所述石墨烯层上镀有金属电极；所述金属电极包括：输入电极和输出电极，且一个输入电极对应一个输出电极；且，/n所述石墨烯层上非金属电极的部分修饰有用于连接生物大分子的桥连分子；所述桥连分子，包含：用于与石墨烯连接的芘或苝或蒽锚定基团、用于与生物大分子相连的活泼酯或二硫键或顺丁烯二酸苷、和将锚定基团与活泼酯或二硫键或顺丁烯二酸苷相连的一个或多个连接基团；/n所述桥连分子上连接的生物大分子为：病毒抗原或病毒抗体或核酸探针。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物传感器，其特征在于，包括：基底层和石墨烯层；
所述石墨烯层位于所述基底层上；
所述石墨烯层上镀有金属电极；所述金属电极包括：输入电极和输出电极，且一个输入电极对应一个输出电极；且，
所述石墨烯层上非金属电极的部分修饰有用于连接生物大分子的桥连分子；所述桥连分子，包含：用于与石墨烯连接的芘或苝或蒽锚定基团、用于与生物大分子相连的活泼酯或二硫键或顺丁烯二酸苷、和将锚定基团与活泼酯或二硫键或顺丁烯二酸苷相连的一个或多个连接基团；
所述桥连分子上连接的生物大分子为：病毒抗原或病毒抗体或核酸探针。


2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，
所述的桥连分子为如下之一：








3.一种生物传感器，其特征在于，包括：基底层；
所述基底层上镀有金属电极；所述金属电极包括：输入电极和输出电极，且一个输入电极对应一个输出电极；每个输入电极与其对应的输出电极之间由硅纳米线连接；
所述硅纳米线上修饰有用于连接生物大分子的桥连分子；所述桥连分子为Ni2+探针或马来酰亚胺；
所述桥连分子上连接的生物大分子为：病毒抗原或病毒抗体或核酸探针。


4.根据权利要求3所述的生物传感器，其特征在于，
所述的桥连分子为如下之一：





5.根据权利要求1或3所述的生物传感器，其特征在于，，
所述病毒抗原为新冠病毒COVID-19抗原或流感病毒抗原，所述病毒抗体为COVID-19抗体或流感抗体，所述核酸探针为用于检测COVID-19病毒的核酸探针或用于检测流感病毒的核酸探针。


6.根据权利要求5所述的生物传感器，其特征在于，
所述COVID-19抗原为：IgM和IgG抗原片段；
所述IgM和IgG抗原片段是由S蛋白和N蛋白1：1混合成的；
其中，S蛋白为：S1-RBD，其氨基酸排列顺序为：
RVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNF；
N蛋白的氨基酸排列顺序为：
MSDNGPQNQRNAPRITFGGPSDSTGSNQNGERSGARSKQRRPQGLPNNTASWFTALTQHGKEDLKFPRGQGVPINTNSSPDDQIGYYRRATRRIRGGDGKMKDLSPRWYFYYLGTGPEAGLPYGANKDGIIWVATEGALNTPKDHIGTRNPANNAAIVLQLPQGTTLPKGFYAEGSRGGSQASSRSSSRSRNSSRNSTPGSSRGTSPARMAGNGGDAALALLLLDRLNQLESKMSGKGQQQQGQTVTKKSAAEASKKPRQKRTATKAYNVTQAFGRRGPEQTQGNFGDQELIRQGTDYKHWPQIAQFAPSASAFFGMSRIGMEVTPSGTWLTYTGAIKLDDKDPNFKDQVILLNKHIDAYKTFPPTEPKKDKKKKADETQALPQRQKKQQTVTLLPAADLDDFSKQLQQSMSSADSTQA；
所述COVID-19抗体为：IgM和IgG抗体片段；
所述用于检测新冠病毒核酸探针，为：
ORF1ab基因合成探针：
5’-CCGTCTGCGGTATGTGGAAAGGTTATGG-3’，
5’端修饰氨基；
所述流感病毒抗原为：
MKAILVVLLYTFATANADTLCIGYHANNSTDTVDTV...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雪峰，李渝，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11