磁性SERS生物传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种磁性SERS生物传感器，可同时检测mRNA和miRNA等多种生物标志物。所述SERS生物传感器由Fe

【技术实现步骤摘要】
磁性SERS生物传感器及其制备方法和应用
本专利技术属于生物传感器制备
，具体涉及一种新型磁性SERS生物传感器，可用于同时检测mRNA和miRNA等多种生物标志物。该传感器在生物医学领域有着广泛的应用前景。
技术介绍
MicroRNA(miRNA)在许多生物学过程中起着至关重要的作用，例如细胞分化，细胞凋亡和癌症的发展。此外，已有研究结果表明，超过80％的人类肿瘤中存在miRNA-21过表达，而正常细胞中不存在。由于miRNA体积小、丰度低，其检测是一个具有挑战性的问题。除了miRNA外，mRNA可以翻译成蛋白质，蛋白质也被认为是在各种肿瘤中过表达的重要生物标志物。一些检测miRNAs的新技术已经开发出来，例如实时定量荧光PCR扩增、表面增强拉曼光谱(SERS)、电化学、比色法和荧光成像检测平台。其中，基于SERS的生物传感器具有成本效益高、灵敏度高、操作简单、甚至可以单分子检测等优点，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出了一种磁性SERS生物传感器，可以用于同时检测癌细胞中mRNA和miRNA等多种生物标志物，并且操作简单，具有较高的灵敏性和特异性。为了实现本专利技术的目的，一方面，本专利技术提出一种同时检测多个靶标的磁性SERS生物传感器，包括Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒、多种捕获探针DNA和多种Au@Ag纳米颗粒，所述Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒与所述Au@Ag纳米颗粒分别与捕获探针DNA共价连接；其中不同Au@Ag纳米颗粒包含不同拉曼报告分子，所述拉曼报告分子位于Au@Ag纳米颗粒的核壳之间，每种拉曼报告分子和每种捕获探针DNA分别对应于一种靶标。在一些实施例中，所述拉曼报告分子选自对氨基苯硫酚(4-ATP)、二硫代双硝基苯甲酸(DTNB)、罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)、孔雀石绿(MG)或4，4’-联吡啶(44DP)。在一些实施例中，所述Au@Ag纳米颗粒通过Au-S键与所述捕获探针DNA共价连接。在一些实施例中，所述Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒通过羧化反应与所述捕获探针DNA共价连接。另一方面，本专利技术提出一种所述磁性SERS生物传感器的制备方法，包括：将金纳米颗粒分别与不同拉曼报告分子共同孵育，然后在金纳米颗粒的表面上形成银壳，得到分别包含不同拉曼报告分子的多种Au@Ag纳米颗粒；将多种Au@Ag纳米颗粒分别与不同捕获探针DNA的一端共价连接，得到多种捕获探针DNA-Au@Ag纳米颗粒复合物，将所述复合物混合并将捕获探针DNA的另一端共价连接到Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒。在一些实施例中，通过将所述Au@Ag纳米颗粒与捕获探针DNA一起孵育以使所述Au@Ag纳米颗粒通过Au-S键与所述捕获探针DNA共价连接。在一些实施例中，所述方法包括将所述Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒羧基化后进一步将羧基活化，然后将所述Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒与捕获探针DNA-Au@Ag纳米颗粒复合物一起孵育以形成共价连接。又一方面，本专利技术提出一种利用所述磁性SERS生物传感器检测样品中多个靶标的方法，包括：将样品和SERS生物传感器加入含有双链特异性核酸酶(DSN)的缓冲溶液中，在50-60℃下孵育0.5-2小时，洗涤SERS生物传感器并分散到溶液中进行表面增强拉曼光谱检测。在一些实施例中，双链特异性核酸酶DSN的量为1-5U/mL，优选为3U/mL。在一些实施例中，所述靶标包括多种mRNA或miRNA。在磁性SERS生物传感器中，Fe3O4@SiO2MNPs具有优异的浓缩能力，可以提高传感器的重现性和灵敏度；Au@AgNPs纳米颗粒存在热点，具有优异的SERS性能；Au@AgNPs纳米颗粒中间包裹拉曼报告分子，保证拉曼报告分子的浓度及稳定性；Au@AgNPs纳米标签和Fe3O4@SiO2MNPs通过Au-S键和羧化反应分别共价连接到CP的3′-和5′-末端，保证连接效率。本专利技术的生物传感器具有高特异性，能区分RNA序列中的单个碱基，可以检测真实肿瘤细胞系中的RNA，达到实际应用的价值。与现有技术相比，本专利技术的磁性SERS生物传感器具有以下的有益效果：基于稳定的Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒(MNPs)和SERS纳米标签及双链特异性核酸酶信号放大机制，我们开发了一种超灵敏磁性SERS生物传感器，用于同时检测mRNA和miRNA等多种生物标志物。本专利技术采用表面增强拉曼光谱(SERS)分析技术，具有成本低、易操作、灵敏度高、甚至可以单分子检测等优势；所用的分离基底Fe3O4@SiO2MNPs具有廉价、稳定、分离效果好等特点；同时，为了提高RNA的检测灵敏度，双链特异性核酸酶(DSN)被用于建立一种新的检测RNA的信号放大机制，具有高特异性、超灵敏性、无需RNA扩增就能实现信号放大。该专利技术所制备的磁性SERS生物传感器能够实现多种生物标记物的同时检测，且拥有较高的灵敏性和特异性，因此在生物标志物检测方面有巨大潜力。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：图1为本专利技术实施例中磁性生物传感器的制备示意图。图2为本专利技术实施例中所制备的Fe3O4和Fe3O4@SiO2微球透射电镜图和XRD图谱。图3为本专利技术实施例中所制备的AuNPs和Au@AgNPs透射电镜图和紫外吸收光谱图。图4为本专利技术实施例中所制备的磁性SERS生物传感器的透射电镜图。图5为本专利技术实施例1中所制备的磁性SERS生物传感器用于检测p21mRNA的拉曼图谱，其中p21mRNA的浓度为1fM至1nM。图6为本专利技术实施例2中所制备的磁性SERS生物传感器用于检测miRNA-21的拉曼图谱，其中miRNA-21的浓度为1fM至1nM。图7为本专利技术实施例3中所制备的磁性SERS生物传感器用于同时检测p21mRNA和miRNA-21的拉曼图谱，其中p21mRNA和miRNA-21的浓度为1fM至1nM。图8为本专利技术实施例4中所制备的磁性SERS生物传感器用于检测真实癌症细胞中的RNA的拉曼图谱。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术实施例提供了一种磁性SERS生物传感器，包括Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒(MNPs)、捕获探针DNA(CP)和SERS纳米标签Au@AgNPs。如图1所示，本专利技术实施例中磁性SERS生物传感器的制备方法包括：在金纳米颗粒(AuNPs)上分别固定拉曼报告分子对氨基苯硫酚(4-ATP)和二硫代双硝基苯甲酸(DTNB)，随后在AuNPs的表面上形成银壳，制备得到包含不同拉曼报告分子的Au@AgNPsSERS纳米标签。将Au@AgNPsSERS纳米标签和Fe3O4@SiO2微球通过Au-S键和羧化反应分别共价连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时检测多个靶标的磁性SERS生物传感器，包括Fe

【技术特征摘要】
1.一种同时检测多个靶标的磁性SERS生物传感器，包括Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒、多种捕获探针DNA和多种Au@Ag纳米颗粒，所述Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒与所述Au@Ag纳米颗粒分别与捕获探针DNA共价连接；其中不同Au@Ag纳米颗粒包含不同拉曼报告分子，所述拉曼报告分子位于Au@Ag纳米颗粒的核壳之间，每种拉曼报告分子和每种捕获探针DNA分别对应于一种靶标。


2.根据权利要求1所述的磁性SERS生物传感器，其中，所述拉曼报告分子选自对氨基苯硫酚(4-ATP)、二硫代双硝基苯甲酸(DTNB)、罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)、孔雀石绿(MG)或4，4’-联吡啶(44DP)。


3.根据权利要求1所述的磁性SERS生物传感器，其中，所述Au@Ag纳米颗粒通过Au-S键与所述捕获探针DNA共价连接。


4.根据权利要求1所述的磁性SERS生物传感器，其中，所述Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒通过羧化反应与所述捕获探针DNA共价连接。


5.一种权利要求1-4任一项所述磁性SERS生物传感器的制备方法，包括：
将金纳米颗粒分别与不同拉曼报告分子共同孵育，然后在金纳米颗粒的表面上形成银壳，得到分别包含不同拉曼报告分子的多种Au@Ag纳米颗粒；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐维平，李曼，张祥，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34