一种适用于活体原位检测的传感电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种适用于活体检测的传感电极，包括：表面修饰有第一疏水基团的碳纤维电极；修饰有第二疏水基团的核酸适配体；其中，修饰有第二疏水基团的核酸适配体通过疏水作用自组装在表面修饰有第一疏水基团的碳纤维电极表面。该传感电极在生理条件下具有良好的稳定性，不易受体内硫活性分子的干扰；同时，该电极兼具碳纤维电极和核酸适配体的优势，能够维持核酸适配体的灵活性和特异性识别能力，可在活体中进行高时空分辨率、高特异性的进行神经递质的实时检测；此外，该传感电极制备方法简单，核酸适配体中的核酸序列可根据需求替换，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于活体原位检测的传感电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学检测领域。更具体地，涉及一种适用于活体检测的传感电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]神经递质是维持大脑生理功能的基础物质，其在脑内的含量与众多神经生理和疾病病理状态密切相关。例如，多巴胺是一种具有代表性的单胺类神经递质，在大脑"记忆"和"奖励"系统方面发挥着重要作用，而异常的多巴胺水平与帕金森病等神经系统疾病的发生发展具有强的相关性。对活体动物中枢神经系统中的神经递质进行灵敏、快速的选择性检测，是了解大脑发育和疾病诊断的重要手段之一。
[0003]目前，基于微电极的电化学传感平台因具有出色的时空分辨率、高灵敏度等优点，已成为神经递质活体原位检测的主要方法。将具有高特异性分子识别性能的亲和配体与可植入式电化学平台相结合，为实现复杂神经系统中高选择性的分子传感提供有力工具。
[0004]功能配体，如核酸适配体，是通过体外筛选技术分离获得的20到80个碱基的短寡核苷酸序列，可以高亲和力地结合特定靶标分子，作为特异性生物识别元件广泛应用于分析与检测领域中。目前核酸适配体与电极界面的结合多采用金电极为基底，通过核酸适配体末端巯基基团与金电极形成金
‑
硫键实现。这种修饰方法虽然在体外诊断中得到了广泛应用，但较少用于神经递质的活体检测中。主要原因如下：
①
为了减小活体创伤和炎症反应，用于活体分析的电极通常直径在10μm左右。但是该尺寸下的金纤维电极硬度较小，在植入体内的过程中极易发生弯折，无法准确植入检测区域；
②
由于活体环境中存在多种含硫生物分子，它们易在金电极表面发生吸附，进而减少电极表面的反应活性面积，最终导致电极灵敏度与稳定性的损失；
③
基于核酸适配体的传统电化学检测方法常采用差分脉冲伏安法实现高灵敏度检测。但是该方法在长时间持续检测过程中稳定性不高，不利于活体原位分析检测。
[0005]碳纤维电极具有优良生物稳定性，是体内神经化学检测的理想电极之一。然而，如何将核酸适配体与表面惰性的碳纤维电极表面进行有机结合是电极界面构建面临的主要挑战。目前常使用的方法是通过对碳纤维电极表面进行预处理，使其带上正电荷，利用电极表面的正电荷与核酸磷酸骨架本身的负电荷的静电相互作用将核酸适配体固定在碳纤维电极表面。然而这种结合在高离子强度环境下容易被破坏，在生理条件的溶液中显示出较差的稳定性。此外，与磷酸骨架的直接相互作用可能会降低核酸适配体构象折叠的灵活性，从而影响其特异性识别能力。
[0006]因此，需要提供一种可以将核酸高效、稳定修饰在碳纤维电极表面，同时保持核酸适配体高特异性识别能力的碳纤维电极修饰新策略，以满足神经递质高选择性活体分析之需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的在于提供一种适用于活体检测的传感电极，传感电极中碳纤维电极和核酸适配体都修饰有疏水基团，两者通过疏水作用自组装，使得传感电极在生理条件下具有良好的稳定性，且能够维持核酸适配体的灵活性和特异性识别能力，用于活体检测。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一种适用于活体检测的传感电极的制备方法。
[0009]本专利技术的又一个目的在于提供一种活体检测神经递质的方法。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0011]一种适用于活体检测的传感电极，包括：
[0012]表面修饰有第一疏水基团的碳纤维电极；
[0013]修饰有第二疏水基团的核酸适配体；
[0014]其中，修饰有第二疏水基团的核酸适配体通过疏水作用自组装在表面修饰有第一疏水基团的碳纤维电极表面。
[0015]适配体是通过疏水作用自组装在碳纤维电极上，这种结合方式在体内生理条件下稳定性好，同时，该作用力不会对核酸适配体构象产生影响，使该传感电极能够在体内保持稳定、高灵敏的特异性识别能力。
[0016]本专利技术对核酸适配体中核酸序列不作限定，本领域技术人员可以根据需要选用适合的具有特异性识别作用的核酸序列。
[0017]优选地，所述修饰有第一疏水基团的碳纤维电极与水的接触角为65
°‑
120
°
，纤维电极优异的疏水性能，使其在生理条件下与核酸适配体之间的疏水作用力更大，使核酸适配体在电极表面的分布更稳定，传感电极的稳定性更好。
[0018]优选地，所述第一疏水基团为烷基链。在碳纤维电极修饰大量的烷基链，烷基链可以形成致密的疏水层分布在碳纤维电极表面，同时，烷基链柔软且链长较长，在为核酸适配体上的疏水基团提高大量结合位点的同时，可以提供大的疏水作用力，提高传感电极的稳定性。
[0019]优选地，所述第二疏水基团选自胆固醇、生育酚或磷脂聚乙二醇衍生物；
[0020]优选地，所述单个核酸适配体上修饰的第二疏水基团的数目为1
‑
3。
[0021]本专利技术提供一种裸碳纤维电极的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将合适长度的碳纤维与导电铜丝通过导电银胶紧密粘合，待导电银胶固化后，将粘合有碳纤维的铜丝穿过尖端开口的锥形毛细管，使得碳纤维暴露在毛细管的细开口端，铜丝暴露在毛细管的另一端。使用环氧树脂将毛细管两端密封，用丙酮或乙腈短暂浸泡以去除纤维上多余的环氧树脂，然后使用去离子水将电极冲洗干净。最后，在显微镜下裁剪尖端碳纤维尺寸至300微米，即得到未经修饰的裸碳纤维电极。
[0023]优选地，所述裸碳纤维电极的清洗过程为将裸碳纤维电极依次在丙酮、3.0M HNO3溶液和1.0M KOH溶液中超声3～5min以除去表面杂质。
[0024]本专利技术中裸碳纤维电极是经过活化后再进行烷基链的修饰的，一个可能的实施方式是，所述裸碳纤维电极的活化包括以下步骤：将清洗后的裸碳纤维电极浸泡在1.0M NaOH溶液中，通过施加+1.5V的电压，安培法处理80～100s进行初步活化；然后以50mV/s的扫描速度在0～+1V电压范围内进行多圈的循环伏安扫描，直至获得稳定的循环伏安图。
[0025]优选地，所述烷基链是通过如下方式修饰在裸碳纤维电极表面的：
[0026]将活化后的裸碳纤维电极放置于含有烷基胺的乙醇溶液中，以5mV/s的扫描速度，在
‑
0.2～1.6V的电压范围内进行循环伏安扫描5～10圈。
[0027]在具体的实施过程中，循环伏安扫描的具体圈数以获得稳定的循环伏安图为准。
[0028]优选地，烷基胺的乙醇溶液中，以高氯酸锂为支持电解质；
[0029]优选地，所述高氯酸锂的浓度为0.1M；
[0030]优选地，所述烷基胺的乙醇溶液中烷基胺的浓度为5mM；
[0031]优选地，所述烷基胺为伯胺类化合物，包括但不限于为正己胺、庚胺、壬胺及更多碳数的伯胺类化合物。
[0032]在具体的实施过程中，在碳纤维电极表面修饰烷基链后，可以使用乙醇、去离子水多次、反复冲洗电极，然后依次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于活体检测的传感电极，其特征在于，包括：表面修饰有第一疏水基团的碳纤维电极；修饰有第二疏水基团的核酸适配体；其中，修饰有第二疏水基团的核酸适配体通过疏水作用自组装在表面修饰有第一疏水基团的碳纤维电极表面。2.根据权利要求1所述适用于活体原位检测的传感电极，其特征在于，所述表面修饰有第一疏水基团的碳纤维电极与水的接触角为65
°‑
120
°
；优选地，所述第一疏水基团为烷基链。3.根据权利要求1所述适用于活体检测的传感电极，其特征在于，所述第二疏水基团选自胆固醇、生育酚或磷脂聚乙二醇衍生物；优选地，所述单个核酸适配体上修饰的第二疏水基团的数目为1
‑
3。4.根据权利要求2所述适用于活体检测的传感电极，其特征在于，所述烷基链是通过如下方式修饰在裸碳纤维电极表面的：将活化后的裸碳纤维电极放置于含有烷基胺的乙醇溶液中，以5mV/s的扫描速度，在
‑
0.2～1.6V的电压范围内进行循环伏安扫描5～10圈；优选地，烷基胺的乙醇溶液中，以高氯酸锂为支持电解质。5.根据权利要求4所述适用于活体检测的传感电极，其特征在于，所述烷基胺为伯胺类化合物；优选地，所述烷基胺选自正己胺、庚胺或壬胺。6.根据权利要求4所述适用于活体检测的传感电极，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：江迎，毛兰群，靳莹，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：