一种生物传感器及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种生物传感器及制备方法和应用，本发明专利技术所述的生物传感器为包括金银核壳纳米颗粒‑含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体。其制备方法包括以下步骤：制备金银核壳纳米颗粒；制备含偶氮苯分子的四面体结构DNA；(3)组装金银核壳纳米颗粒‑含有偶氮苯分子的四面体DNA组装体。本发明专利技术的金银核壳纳米颗粒‑含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体的生物传感器，可在单纳米颗粒尺度上实现miR‑21的高灵敏度检测，而且miR‑21的浓度与金银核壳纳米颗粒‑含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体散射光谱的红移量呈线性关系，对早期癌症的诊断和预后治疗具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种生物传感器及制备方法和应用
本专利技术涉及生物传感领域，具体涉及一种基于金银核壳纳米颗粒构建四面体DNA等离子体组装体检测miR-21的生物传感器及制备方法和使用方法。
技术介绍
关于肿瘤的诊断，对其生物标志物(如：DNA、RNA或蛋白质)的检测灵敏度要比传统的分析方法高很多。MicroRNAs是一类长度在20-24个核苷酸的内源性非蛋白编码的RNAs。通常在早期发育，细胞增殖、分化、凋亡等生物学过程中起着非常重要的作用。MicroRNAs的异常表达发生在癌症前期的恶性肿瘤细胞中，与许多癌症(如：肺，肝细胞，大肠和乳腺癌等)相关。MicroRNA-21(miR-21)存在于上述许多人类的癌症组织中，尤其是肺鳞癌组织中表达水平是正常组织中的2倍之多，因此，MicroRNAs可以作为生物标志物用于早期癌症的诊断和预后治疗，发展一种高灵敏的分析方法跟踪检测MicroRNAs用于早期癌症诊断对于生物学和诊断学是至关重要的。等离子激元是纳米光子学新兴的一个子领域，因为其在纳米尺度控制和操纵光的潜在应用而吸引了越来越多的关注。表面等离子共振是贵金属粒子表面和限制在纳米粒子表面上的入射光电子之间的相互作用，由于等离子共振的发生使得金属纳米颗粒具有优异的光学和物理性质，包括强吸收和散射光谱，光稳定性等。随着暗场显微镜的出现促进了对纳米颗粒等离子激元，特别是贵金属尺寸、形状、组成以及局部环境的影响的研究，这进一步促进其在生物标记和检测中的使用，同时基于纳米颗粒等离子共振性质使它们能够用作灵敏的传感器、功能性纳米探针、生物检测以及药物筛选。目前检测miRNA的分析包括荧光分析法、电化学法和比色法等，其中前用于单分子水平检测miRNA的可行方法通常需要荧光分子作标记，但是荧光分子构建的生物传感器容易发生光漂白等现象且信噪比较低，颜色的微小区别难以通过肉眼识别等问题。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术荧光分子构建的生物传感器容易发生光漂白等现象且信噪比较低，颜色的微小区别难以通过肉眼识别等问题，本专利技术提供了一种生物传感器，该传感器是基于金银核壳-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体，可以快速、高灵敏地检测miR-21。本专利技术一种基于等离子体的生物传感器，使用绿色能源——光作为检测miRNA的开关，可以实现对miRNA环保、快速、灵敏的检测，避免上述问题的发生，且使用光能源进行控制，无污染。本专利技术还提供所述生物传感器的制备方法和使用方法。技术方案：为了实现上述目的，如本专利技术所述一种生物传感器，所述生物传感器为金银核壳纳米颗粒(Au@AgNCs)-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA(tsDNA)组装体，所述组装体由金银核壳纳米颗粒和含有偶氮苯分子的四面体结构DNA(Au@AgNCs-tsDNA)通过Ag-S键组装而成。其中，所述含有偶氮苯分子的四面体DNA由四条DNA单链组成，所述四条DNA单链分别为A链、B链、C链及D链，所述A链44个碱基，B链55个碱基，C链55个碱基，D链55个碱基，且D链嵌入偶氮苯分子。作为优选，所述A链、B链、C链、D链分别如序列SEQIDNO.1-4所示，其中SEQIDNO.4中的R为偶氮苯分子。本专利技术所述的生物传感器的制备方法，包括如下步骤：(1)制备金银核壳纳米颗粒：采用种子生长法制备金种子，逐滴加入硝酸银进行反应，所获得的金银核壳纳米颗粒溶液；(2)制备四面体DNA：将四条DNA单链混合于缓冲液中，变性，迅速降低温度并静置，即可获得所需的DNA四面体结构；(3)组装金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体：将步骤(1)获得的金银核壳纳米颗粒溶液稀释，将其吸附固定在透明基底片上；然后将步骤(2)获得的四面体DNA按稀释，然后滴加到上述含金银核壳纳米颗粒透明基底片上，孵育，冲洗，吹干。其中，步骤(1)所述硝酸银溶液的体积为500～600μL，浓度为0.01M。其中，步骤(2)所述将四条DNA单链按等摩尔比混合于缓冲液中。作为优选，步骤(3)中所述透明基底片为ITO玻璃、石英片、有机玻璃或者云母片。其中，步骤(3)所述金银核壳纳米颗粒以1:100比例稀释，四面体DNA按1:1000-1000000的比例稀释，孵育为暗室下常温反应1-3h。作为优选，本专利技术所述的生物传感器的制备方法，包括如下步骤：(1)制备金银核壳纳米颗粒：采用种子生长法制备直径约30nm的金种子，逐滴加入硝酸银进行反应，所获得的金银核壳纳米颗粒溶液，其中的金银核壳纳米颗粒的粒径大小为50nm；(2)制备四面体DNA：使用TMbuffer(20mMTris+50mMMgCl2)作为缓冲溶液，通过紫外可见光分光光度仪精确定量DNA单链，然后将四条DNA单链按1:1:1:1的摩尔比例混合于TMBuffer中，其中每条单链的浓度为1μM；通过PCR仪中设定的95℃变性10分钟，迅速降低至4℃并静置8min，即可获得所需的DNA四面体结构，浓度为1μmol/L；(3)组装金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体：将步骤(1)获得的金银核壳纳米颗粒以1:100比例稀释后，取200μL滴加至ITO玻璃片上，约1min之后用超纯水冲洗并用氮气吹干；然后将步骤(2)获得的四面体DNA按1:1000000的比例稀释，取200μL浓度为1pM的四面体DNA滴加至固定在ITO表面的金银核壳纳米颗粒上，孵育3h，用超纯水冲洗并用氮气吹干，得到固定于ITO表面的金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体。本专利技术所述的生物生物传感器在制备检测miR-21的工具中的应用。进一步地，所述应用的具体过程为：(a)选取与四面体DNA结构中D链碱基互补配对的miR-21；(b)将步骤(a)中的miR-21滴加至金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体上进行反应；(c)暗场显微镜下观察组装体等离子散射光谱的红移量，将miR-21浓度对散射光谱红移量作线性相关分析，得到miR-21浓度与散射光谱红移量的线性相关图；(d)将步骤(b)合成的组装体通过365nm波长的光照射，观察等离子体散射光谱的移动情况；在此基础上再经过555nm波长的光照射观察等离子体散射光谱的移动情况。作为优选，所述应用的具体过程为：(a)选取与四面体DNA结构中D链碱基互补配对的miR-21，且稀释浓度为1pM；(b)将步骤(a)中的miR-21滴加至金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体上反应3h；(c)暗场显微镜下观察组装体等离子散射光谱的红移量，将miR-21浓度对散射光谱红移量作线性相关分析，得到miR-21浓度与散射光谱红移量的线性相关图；(d)将步骤(b)合成的组装体通过365nm波长的光照射0.5h后，观察等离子体散射光谱的移动情况；在此基础上再经过555nm波长的光照射2h后观察等离子体散射光谱的移动情况。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，所述生物传感器为金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体，所述组装体由金银核壳纳米颗粒和含有偶氮苯分子的四面体结构DNA通过Ag-S键组装而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物传感器，其特征在于，所述生物传感器为金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体，所述组装体由金银核壳纳米颗粒和含有偶氮苯分子的四面体结构DNA通过Ag-S键组装而成。


2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述含有偶氮苯分子的四面体DNA由四条DNA单链组成，所述四条DNA单链分别为A链、B链、C链及D链，所述A链44个碱基，B链55个碱基，C链55个碱基，D链55个碱基，且D链嵌入偶氮苯分子。


3.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述A链、B链、C链、D链分别如序列SEQIDNO.1-4所示，其中SEQIDNO.4中的R为偶氮苯分子。


4.一种权利要求1所述的生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备金银核壳纳米颗粒：采用种子生长法制备金种子，逐滴加入硝酸银进行反应，得到金银核壳纳米颗粒溶液；
(2)制备四面体DNA：将四条DNA单链混合于缓冲液中，变性，迅速降低温度并静置，即可获得所需的DNA四面体结构；
(3)组装金银核壳纳米颗粒-含有偶氮苯分子的四面体结构DNA组装体：将步骤(1)获得的金银核壳纳米颗粒溶液稀释，将其吸附固定在透明基底片上；然后将步骤(2)获得的四面体DNA按稀释，然后滴加到上述含金银核壳纳米颗粒透明基底片上，孵育，冲洗，吹干。


5.根据权利要求4所述的一种生物传感器的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，陈雨，王露露，沈晶晶，范曲立，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32