用于目标DNA检测的硫化镉量子点玻碳电极及其制备方法、电化学发光传感器系统与应用技术方案

本发明专利技术公开了一种用于目标DNA检测的硫化镉量子点玻碳电极及其制备方法，该硫化镉量子点玻碳电极包括表面覆盖有硫化镉量子点均匀膜的玻碳电极和吸附在硫化镉量子点均匀膜表面的金纳米颗粒，所述金纳米颗粒的表面键连有与待检测目标DNA碱基序列互补配对的Hairpin DNA。本发明专利技术同时提供了具有该硫化镉量子点玻碳电极的电化学发光传感器系统及其应用方法。本发明专利技术以硫化镉量子点为能量供体，金纳米颗粒为能量受体，构建成电化学发光共振能量体系，该电化学发光传感器系统具备优异的光电性能，结合不同Hairpin DNA探针，能够对多种不同类型的特定目标DNA进行超灵敏检测。型的特定目标DNA进行超灵敏检测。型的特定目标DNA进行超灵敏检测。

【技术实现步骤摘要】
用于目标DNA检测的硫化镉量子点玻碳电极及其制备方法、电化学发光传感器系统与应用


[0001]本专利技术涉及特定目标DNA检测，特别是指一种用于目标DNA检测的硫化镉量子点玻碳电极及其制备方法、电化学发光传感器系统与应用。

技术介绍

[0002]恶性肿瘤是引起全球死亡率上升的主要原因之一，已经严重威胁人类健康和社会发展，其中肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，已成为我国城市人口恶性肿瘤死亡原因的第一位。
[0003]研究人员一直在探索通过癌症的早期筛查、预后及治愈癌症的方法，此前，癌症的早期筛查主要依赖于影像学技术和对肿瘤标志物“癌胚抗原(CEA)”的监测，但是由于癌症起病隐匿并且相关症状并不明显，且癌胚抗原的敏感度和特异性较低，很容易造成误诊和漏诊。
[0004]现代生命科学研究表明，几乎所有的癌症都与基因突变密切相关，大量癌组织中存在特定的循环肿瘤DNA。循环肿瘤DNA，即ctDNA(circulating tumor DNA)，是指肿瘤细胞体细胞DNA经脱落或者当细胞凋亡后释放进入循环系统，是一种特征性的肿瘤生物标记。通过ctDNA的检测，能够检出血液中的肿瘤踪迹。ctDNA作为一种具备特征基因序列的DNA，与蛋白类标记物相比，ctDNA检测很少出现假阳性，因为ctDNA来自肿瘤细胞基因组突变。然而，通常与特定肿瘤相关的ctDNA在人体内浓度极低，采用常规基因测序方法进行检测难度较大，耗时长，费用高，难以满足癌症早期快速筛查的需要。因此，对于特定目标DNA的快速且灵敏检测对于癌症的早期筛查至关重要。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种测试灵敏度高、耗时短的用于目标DNA检测的硫化镉量子点玻碳电极及其制备方法、电化学发光传感器系统与应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术首先提供了一种用于目标DNA检测的硫化镉量子点玻碳电极，包括表面覆盖有硫化镉量子点(CdS QDs)均匀膜的玻碳电极和吸附在硫化镉量子点均匀膜表面的金纳米颗粒(AuNPs)，所述金纳米颗粒的表面键连有与特定目标DNA碱基序列互补配对的Hairpin DNA。
[0007]优选地，该玻碳电极以硫化镉量子点为能量供体，金纳米颗粒为能量受体，构建成电化学发光共振能量体系。
[0008]本专利技术其次提供了前述硫化镉量子点玻碳电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0009]1)制备硫化镉量子点均匀膜覆盖的玻碳电极；
[0010]2)制备含有金纳米颗粒的分散液；
[0011]3)将与待检测目标DNA碱基序列互补配对的Hairpin DNA末端连接到步骤2)制备
的金纳米颗粒上，制得AuNPs
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Hairpin DNA；
[0012]4)将步骤3)制得的AuNPs
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Hairpin DNA吸附到步骤1)制得的硫化镉量子点均匀膜上，制得CdS QDs/AuNPs
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Hairpin DNA修饰的玻碳电极，即硫化镉量子点玻碳电极。
[0013]优选地，所述步骤1)中，硫化镉量子点均匀膜覆盖的玻碳电极的制备方法如下：1.1)将玻碳电极抛光处理至光滑洁净的镜面，并用超纯水冲洗干净，然后将玻碳电极依次置于无水乙醇、浓硝酸、超纯水中分别超声处理10～30秒，用氮气吹干备用；1.2)称取54～81mg硝酸镉四水溶解于10～15mL甲醇中，搅拌均匀得到硝酸镉溶液(溶剂为甲醇)，搅拌同时向硝酸镉溶液中加入10～20μL油酸；1.3)另取一容器，称取15～23mg Na2S溶解于10～15mL甲醇中，然后将得到的Na2S溶液转移至步骤1.2)制得的硝酸镉溶液中，并置于180～220℃环境中1～3小时，随后将得到的沉淀物用无水乙醇和超纯水依次离心洗涤去除杂质，得到硫化镉量子点，再将其超声分散于25～40mL超纯水中；1.4)取5～10μL硫化镉量子点与水的混合物滴加在步骤1.1)处理后的玻碳电极上，待其在室温自然干燥，制得硫化镉量子点均匀膜覆盖的玻碳电极。
[0014]优选地，所述步骤2)中，金纳米颗粒的制备方法如下：取100～150mL摩尔浓度为1mmoL/L的四氯金酸溶液(溶剂为水)在烧瓶中加热至沸腾，再取20～30mL摩尔浓度为0.5moL/L的柠檬酸三钠溶液(溶剂为水)加入上述溶液中，搅拌均匀，待混合物颜色由无色变成酒红色，停止加热，即得含有金纳米颗粒的分散液。
[0015]优选地，所述步骤3)中，AuNPs
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Hairpin DNA的制备方法如下：取一定量浓度为1～2μmoL/L的Hairpin DNA，加入步骤2)中制得的含有金纳米颗粒的分散液中，在室温下静置1～2小时，再加入10～20μL摩尔浓度为0.01moL/L的巯基乙酸溶液，在室温下静置0.5～1小时，制得AuNPs
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Hairpin DNA。
[0016]优选地，所述步骤4)中，CdS QDs/AuNPs
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Hairpin DNA修饰的玻碳电极的制备方法如下：取适量步骤3)制得的AuNPs
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Hairpin DNA滴加在步骤1)制得的硫化镉量子点均匀膜覆盖的玻碳电极上，并置于35～40℃环境中1～2小时，制得CdS QDs/AuNPs
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Hairpin DNA修饰的玻碳电极。
[0017]本专利技术再次提供了一种用于目标DNA检测的电化学发光传感器系统，该系统具有如前所述的硫化镉量子点玻碳电极并以其作为工作电极。
[0018]优选地，该系统还具有作为参比电极的Ag/AgCl电极，作为对电极的铂电极，作为反应试剂的K2S2O8/PBS共反应剂，以及用于检测发光信号的超微弱发光探测仪。其他软硬件可采用现有电化学工作站的常规配置。
[0019]优选地，所述K2S2O8/PBS共反应剂是由13.51～27.03g K2S2O8溶解在1LpH为7.4～8.4的PBS缓冲溶液中制得。需要注意的是，这里的1L用于说明浓度，而非对体积的限定。
[0020]优选地，该系统作为检测血液样品中是否含有特定循环肿瘤DNA(ctDNA)的传感器系统。可通过检测血液样品中目标ctDNA浓度，为肿瘤的筛查提供中间信息。若检测的血液样品电化学发光信号明显偏高，可确定样品中含有目标ctDNA。可进一步结合相关影像学技术，如计算机断层扫描(CT)、X线检查等，进一步诊断其是否患有特定肿瘤。
[0021]本专利技术最后提供了上述电化学发光传感器系统在检测DNA样品是否具有特定目标DNA上的应用，其特征在于，包括如下步骤：将待检测DNA样品滴加到所述硫化镉量子点玻碳电极上，用PBS缓冲液冲洗后以其为工作电极在电化学发光传感器系统中构建三电极测试
体系，使用循环伏安法进行扫描，检测其电化学发光强度(通常采用几个扫描周期的峰值)，作为判断待检测DNA样品是否具有特定目标DNA。
[0022]优选地，该应用方法还包括建立标准曲线的步骤：配置一系列不同浓度的与Ha本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于目标DNA检测的硫化镉量子点玻碳电极，其特征在于：包括表面覆盖有硫化镉量子点均匀膜的玻碳电极和吸附在硫化镉量子点均匀膜表面的金纳米颗粒，所述金纳米颗粒的表面键连有与待检测目标DNA碱基序列互补配对的Hairpin DNA。2.一种如权利要求1所述的硫化镉量子点玻碳电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)制备硫化镉量子点均匀膜覆盖的玻碳电极；2)制备含有金纳米颗粒的分散液；3)将与待检测目标DNA碱基序列互补配对的Hairpin DNA末端连接到步骤2)制备的金纳米颗粒上，制得AuNPs
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Hairpin DNA；4)将步骤3)制得的AuNPs
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Hairpin DNA吸附到步骤1)制得的硫化镉量子点均匀膜上，制得CdS QDs/AuNPs
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Hairpin DNA修饰的玻碳电极，即硫化镉量子点玻碳电极。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，硫化镉量子点均匀膜覆盖的玻碳电极的制备方法如下：1.1)将玻碳电极抛光处理至光滑洁净的镜面，并用超纯水冲洗干净，然后将玻碳电极依次置于无水乙醇、浓硝酸、超纯水中分别超声处理10～30秒，用氮气吹干备用；1.2)称取54～81mg硝酸镉四水溶解于10～15mL甲醇中，搅拌均匀得到硝酸镉溶液，搅拌同时向硝酸镉溶液中加入10～20μL油酸；1.3)另取一容器，称取15～23mg Na2S溶解于10～15mL甲醇中，然后将得到的Na2S溶液转移至步骤1.2)制得的硝酸镉溶液中，并置于180～220℃环境中1～3小时，随后将得到的沉淀物用无水乙醇和超纯水依次离心洗涤去除杂质，得到硫化镉量子点，再将其超声分散于25～40mL超纯水中；1.4)取5～10μL硫化镉量子点与水的混合物滴加在步骤1.1)处理后的玻碳电极上，待其在室温自然干燥，制得硫化镉量子点均匀膜覆盖的玻碳电极；和/或：所述步骤2)中，金纳米颗粒的制备方法如下：取100～150mL摩尔浓度为1mmoL/L的四氯金酸溶液在烧瓶中加热至沸腾，再取20～30mL摩尔浓度为0.5moL/L的柠檬酸三钠溶液加入上述溶液中，搅拌均匀，待混合物颜色由无色变成酒红色，停止加热，即得含有金纳米颗粒的分散液。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，AuNPs
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Hairpin DNA的制备方法如下：取一定量浓度为1～2μmoL/L的Hairpin DNA，加入步骤2)中制得的含有金纳米颗粒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张甜，龚金博，皮埃尔，杨锡东，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：