基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法及试剂盒技术

本发明专利技术公开了基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，包括如下步骤：提供第一溶液，所述第一溶液包括标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体，所述特异性适配体能够与目标生物标志物特异性结合；提供第一溶液的弛豫时间T

【技术实现步骤摘要】
基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法及试剂盒
本专利技术涉及核磁共振检测
，特别是涉及基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法及试剂盒。
技术介绍
核磁共振(Nuclearmagneticresonance，NMR)技术不仅可以在临床中为医生及患者提供医学影像作为诊断依据，它还在化学结构分析、物质定量检测等方面有着重要作用，具有检测特异性强、检测灵敏度高、检测穿透深度高、无需对样品进行分离纯化、可对多种物质(如蛋白质、核酸、金属离子、病毒、细菌等)进行定量检测等的优势。极低场核磁共振(Ultra-lowfieldNMR，ULFNMR)是一种主磁场强度为μT量级的磁共振系统，与目前临床使用的高场核磁共振仪相比，具有成本低廉、无金属伪影、可移动性强等优点，可作为桌面型检测仪对生物标志物等进行体外检测。生物标志物包括蛋白质、外泌体、核酸、病毒等，能够标记系统、器官、组织、细胞或亚细胞的结构或功能改变，具有广泛的用途。目前，已有多种手段能够对生物标志物进行特异性定量检测，如免疫荧光技术、放射素免疫分析法、酶联免疫分析法等，但现有方法均存在着操作步骤复杂、需对样品进行分离提纯、不能够快速有效地判断样品中的生物标志物含量等缺点。近年来，一些使用NMR技术的新型生物标志物检测手段一般使用四氧化三铁磁性纳米颗粒连接特异性适配体作为检测探针。此类方法在获取探针时步骤繁琐，不能够简单快速地获取检测探针，从而在特定生物标志物的快速、有效、特异性检测方面不具有优势。新型冠状病毒是一种与严重呼吸窘迫相关的具有高传染性的病毒，能够导致被感染者出现发热、呼吸困难等症状，严重者可能导致肺炎、严重急性呼吸综合征、肾衰竭甚至死亡，是21世纪迄今为止全球范围内发生的一次传播范围最广、影响范围最大的疫情。因此，提早预防与快速筛查新型冠状病毒携带者显得尤为重要。疫情之初，利用实时逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对新型冠状病毒进行检测是最为主要的检测手段，但该法需要至少3小时的诊断时间。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法及试剂盒，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过以下技术方案获得的。本专利技术的目的之一在于提供基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，包括如下步骤：提供第一溶液，所述第一溶液包括标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体，所述特异性适配体能够与目标生物标志物特异性结合；提供第一溶液的弛豫时间Ta；将第一溶液与待测样品混合以提供第二溶液；提供第二溶液的弛豫时间Tb。石墨烯量子点(Graphenequantumdots，GQDs)是一种新型的准零维材料，具有尺寸小(一般为纳米尺寸)、生物安全性高、易于与多种类物质相连接的优势。石墨烯量子点的横向尺寸一般小于适配体尺寸，可以通过酰胺化反应快速便捷地与生物标志物的特异性适配体结合，并且不对特异性适配体的结构与功能产生影响。本专利技术通过观测到标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体与不等量生物标志物结合时的弛豫时间(Ta或Tb)的信号变化，判断待测样品中是否存在目标生物标志物，从而实现诊断及定性检测，或提供待测样品中目标生物标志物的含量，从而实现诊断及定量检测。与传统方法相比，本专利技术方法具有可检测生物标志物种类范围广、检测灵敏度高、信号纯净、无需对生物标志物进行分离纯化等优势，可作为快速开发具有特异性生物标志物检测方法的有效手段。优选地，所述第一溶液的溶剂包括磷酸缓冲液，所述第一溶液中标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体的浓度为0.01μgmL-1～100μgmL-1。优选地，所述磁性石墨烯量子点的横向尺寸为1nm～20nm，厚度为0.2nm～6nm。优选地，所述磁性石墨烯量子点为钆修饰的磁性石墨烯量子点，所述磁性石墨烯量子点中钆的含量为0.01mmolg-1～10mmolg-1。将石墨烯量子点进行钆修饰作为磁性纳米颗粒，使得石墨烯量子点嵌入适配体后的复合结构具有磁性，可在核磁共振系统下进行弛豫时间的检测。更优选地，所述磁性石墨烯量子点中钆的含量为0.01mmolg-1～5mmolg-1。本专利技术中，所述钆修饰磁性石墨烯量子点的制备过程如下：1)将石墨烯量子点与聚乙二醇分散于水中，进行水热反应，反应时间为2～168h，反应温度为140～300℃；2)在步骤1)中加入硝酸钆，进行第二次水热反应，反应时间为2～168h，反应温度为140～300℃，将产物冻干即获得钆修饰的磁性石墨烯量子点。优选地，所述磁性石墨烯量子点为磁性氧化石墨烯量子点。氧化石墨烯量子点表面含有丰富的含氧基团，如羧基等，可使得磁性石墨烯量子点与特异性适配体发生结合。优选地，所述第一溶液的制备过程为：在合适的溶剂体系下，将磁性石墨烯量子点和特异性适配体接触，以提供第一溶液。溶剂体系中，所引入的磁性石墨烯量子点的浓度为0.01μgmL-1～100mgmL-1，所引入的特异性适配体的浓度为0.01μgmL-1～100μgmL-1，所使用的溶剂体系为磷酸缓冲液。本专利技术中，提供第一溶液的方法可以为将磁性石墨烯量子点与特异性适配体直接分散于溶剂体系中，也可以是将磁性石墨烯量子点和特异性适配体分别分散于溶剂体系中后再混合。本专利技术中，提供第二溶液的方法可以为第一溶液与待测样品直接混合获得，也可以是将第一溶液与待测样品的磷酸缓冲液混合获得。优选地，所述目标生物标志选自核酸、蛋白、外泌体、病毒中的一种或多种的组合。更优选地，所述目标生物标志物选自ProteinG、外泌体、miRNA(例如，miRNA-155)、Spike蛋白和新型冠状病毒中的一种。待测样品中可能存在不同浓度的目标生物标志物，也可能不存在目标生物标志物。合适的适用于本专利技术的待测样品可以是ProteinG、外泌体、miRNA-155、miRNA-21、miRNA-141、Spike蛋白、牛血清白蛋白(BSA)、新型冠状病毒中的一种或多种的组合。优选地，所述特异性适配体选自核酸、蛋白中的一种或多种的组合，优选选自与目标生物标志物至少部分互补的核酸链(例如，miRNA-155互补链RNA)、免疫球蛋白G(IgG)、CD63抗体、Spike蛋白的适配体中的一种或多种的组合。优选地，通过核磁共振仪提供溶液的弛豫时间，所述核磁共振仪的主磁场强度为1μT～50mT，所述核磁共振仪的信号检测元件选自SQUID、碱金属蒸汽的光泵磁力仪和线圈中的一种。本专利技术的目的之二在于提供一种试剂盒，能够适用于上述所述基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法。优选地，所述试剂盒包含第一溶液，所述第一溶液包括标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体，所述特异性适配体能够与目标生物标志物特异性结合；或，所述试剂盒包括A液和B液，所述A液包括磁性石墨烯量子点，所述B液包括特异性适配体。本专利技术将石墨烯量子点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，包括如下步骤：/n提供第一溶液，所述第一溶液包括标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体，所述特异性适配体能够与目标生物标志物特异性结合；/n提供第一溶液的弛豫时间T

【技术特征摘要】
1.基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，包括如下步骤：
提供第一溶液，所述第一溶液包括标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体，所述特异性适配体能够与目标生物标志物特异性结合；
提供第一溶液的弛豫时间Ta；
将第一溶液与待测样品混合以提供第二溶液；
提供第二溶液的弛豫时间Tb。


2.根据权利要求1所述的基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，其特征在于，根据弛豫时间的信号变化，判断待测样品中是否存在目标生物标志物；
或，根据弛豫时间的信号变化，提供待测样品中目标生物标志物的含量。


3.根据权利要求1所述的基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，其特征在于，所述第一溶液的溶剂包括磷酸缓冲液，所述第一溶液中标记有磁性石墨烯量子点的特异性适配体的浓度为0.01μgmL-1～100μgmL-1。


4.根据权利要求1所述的基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，其特征在于，所述磁性石墨烯量子点的横向尺寸为1nm～20nm，厚度为0.2nm～6nm。


5.根据权利要求1所述的基于生物传感器来检测生物标志物的核磁共振检测方法，其特征在于，所述磁性石墨烯量子点为钆修饰的磁性石墨烯量子点，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董慧，李永强，杨思维，丁古巧，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31