一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器及检测方法技术

本发明专利技术涉及纳米材料领域，具体涉及一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器及检测方法。所述生物传感器包括四氟乙烯制成的溶液盒和至少两个修饰好纳米金的活性炭，所述溶液盒中包含至少两个分别设有一个修饰好纳米金的活性炭的溶液腔，所述特定活性炭材料为柱形针状结构，两端通过金膜引出与其它溶液腔中的修饰好纳米金的活性炭串联；每根活性炭的两端引出的金膜分别串联构成电极的两端。本发明专利技术提供了一种大尺寸、可视化的生物传感器，所用物料成本低，制备方法简单，成品率高。器件检测操作简单，用时短，且可同时检测多种目标DNA。种目标DNA。种目标DNA。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器及检测方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料领域，具体涉及一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器及检测方法。

技术介绍

[0002]随着生物技术的发展以及生物产品应用得越来越广泛，生物分子的检测方法也已 发展成熟，各类检测技术早已经广泛应用于不同的生物分子检测领域，在环境、食品、药品、检疫等领域发挥重要作用。现阶段的检测手段都是针对单一生物分子进行检测，并且都需要用荧光标记物或生物试剂盒等昂贵的试剂材料，成本高，所需的检测仪器复杂，不利于普及。
[0003]目前，纳米材料被广泛地应用于生物传感器的研究和开发。其中，合成简便、比表面积大、吸附能力强、电子传导能力好、光学性质丰富、生物相容性好的纳米金是被研究得最多的一种。基于纳米金的生物传感器具有低耗费、高灵敏以及小尺寸等优点，因此被人们广泛地研究并将其应用于生物检测领域。现有利用纳米金生物活性的传感器主要将纳米金修饰在碳纳米管上，通过检测碳纳米管电导的变化，检测目标DNA，虽然该方法灵敏度高，但由于碳纳米管尺寸为纳米级，器件制造操作复杂，如必须借助电子显微镜观察并进行筛选，同时电极制造需采用真空镀膜，相对困难，且成品率低，检测过程较繁琐，且一般只能检测单一目标DNA。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器及检测方法。
[0005]本专利技术所采取的技术方案如下：一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，包括四氟乙烯制成的溶液盒和至少两个修饰好纳米金的活性炭，所述溶液盒中包含至少两个分别设有一个修饰好纳米金的活性炭的溶液腔，所述特定活性炭材料为柱形针状结构，两端通过金膜引出与其它溶液腔中的修饰好纳米金的活性炭串联；每根活性炭的两端引出的金膜分别串联构成电极的两端。
[0006]优选的，所述特定活性炭材料为直径0.01～0.05mm，长度3
‑
8mm的圆柱形针状结构。
[0007]优选的，所述特定活性炭材料采用孔径 2～100nm且比表面积大于2000m2/g的活性炭进行制备，且加工成圆柱形针状后用稀盐酸清洗表面，然后纯净水煮沸洗涤，最后氮气吹干备用。
[0008]优选的，所述特定活性炭材料采用纯净水煮沸洗涤至少30min，且连续洗涤至少5次，可以稳定其电导。
[0009]优选的，所述修饰好纳米金的活性炭的制备过程包括以下方法：将所述特定活性
炭材料置入分散均匀的石墨烯悬浮液，静置充分吸收，然后取出，用氮气吹干，得到吸附石墨烯的针状活性炭，将吸附石墨烯的针状活性炭置于HAuCl
4 中浸泡，取出后用水和乙醇冲洗，将处理完成的活性炭针用氮气吹干。
[0010]优选的，所述修饰好纳米金的活性炭的制备过程中，石墨烯粒径20
‑
100nm，纯度≥99.9％；所用HAuCl4的浓度为5mM
‑
20mM，浸泡时间为30min
‑
60min；用氮气吹干后的活性炭针置于惰性气体环境中热处理，热处理时间为20min
‑
40min，热处理温度240℃
‑
380℃。
[0011]优选的，所述四氟乙烯制成的溶液盒为长方体形，长方体内宽小于活性炭长度使活性炭。
[0012]优选的，每根活性炭同方向一端引出的金膜串联构成电极的一端。
[0013]一种可同时检测多种目标DNA的检测方法，所述方法为非疾病的诊断和治疗方法，其采用如上所述的基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器；一个传感器单元用于检测一种目标DNA；所述方法依次包括以下步骤：（1）在溶液盒内放入DNA探针溶液，使修饰好纳米金的活性炭充分吸收后通过电化学工作站先测量一次电极间电导；（2）超纯水清洗修饰好纳米金的活性炭，将DNA探针溶液更换为待测溶液，充分吸收；（3）超纯水清洗后，将待测溶液更换为氯金酸生长液，充分反应，稳定后测量电极间的电导，比较电导的变化情况。
[0014]优选的，所述活性炭针吸收DNA探针溶液和所述活性炭针吸收待测溶液的时间为20min
‑
60min，步骤（3）中与生长液反应时间为30min
‑
60min；所述生长液中包含100
‑
500mM葡萄糖和300
‑
600 μM氯金酸。
[0015]本专利技术提供的生物传感器实现检测的原理通过DNA的碱基互补配对原则，引起流动纳米金沉积在固定纳米金的表面，通过电导的变化检测目标DNA。即如果目标物(探针的互补链Target)存在于样品中，探针将与之杂交形成双链DNA并与纳米金分离，使纳米金的催化活性恢复。相反，如果没有目标存在，催化活性将无法恢复。将纳米金用含有氯金酸和葡萄糖的生长溶液处理时，纳米金的催化活性将通过纳米金颗粒的生长得到直接的体现，随着纳米金颗粒的增长，将显著的改变活性炭材料的表面状态。一方面，如目标DNA含量较高，纳米金颗粒长大连接成线将显著提高活性炭电导；如目标DNA含量较低，仅引起部分纳米金颗粒增大，也会引起活性炭表面部分孔径堵塞，降低材料的表面积，而对活性炭材料来说，材料的电导率随材料表面积的降低而增加。
[0016]专利技术的有益效果体现在：1. 本专利技术提供了一种大尺寸、可视化的生物传感器，所用物料成本低，制备方法简单，成品率高。器件检测操作简单，用时短，且可同时检测多种目标DNA。
[0017]2. 进一步的，本专利技术选择采用经过处理的活性炭作为纳米金的吸附物，一方面活性炭导电率低，介于导体和绝缘体之间，其导电率对纳米金颗粒的生长较为敏感，另一方面由于其自身高比表面，合适的孔径尺寸等特征加强了其表面状态对电导的影响，因此该装置虽采用尺寸较大的活性炭针作导体，也具有较好的检测限及灵敏度。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。
[0019]图1为本专利技术提供的生物传感器的结构示意图；图中，1，溶液盒；2，修饰好纳米金的活性炭； 3，金电极。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。
[0021]一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，如图1所示，包括四氟乙烯制成的溶液盒1和至少两个修饰好纳米金的活性炭2，所述溶液盒中包含至少两个分别设有一个修饰好纳米金的活性炭的溶液腔，所述修饰好纳米金的活性炭2的两端引出的金膜分别串联构成电极的两端形成金电极3。
[0022]其制备方法具体操作步骤如下：步骤一：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，其特征在于：包括四氟乙烯制成的溶液盒和至少两个修饰好纳米金的活性炭，所述溶液盒中包含至少两个分别设有一个修饰好纳米金的活性炭的溶液腔，所述特定活性炭材料为柱形针状结构，两端通过金膜引出与其它溶液腔中的修饰好纳米金的活性炭串联；每根活性炭的两端引出的金膜分别串联构成电极的两端。2.根据权利要求1所述的基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，其特征在于：所述特定活性炭材料为直径0.01～0.05mm，长度3
‑
8mm的圆柱形针状结构。3. 根据权利要求2所述的基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，其特征在于：所述特定活性炭材料采用孔径 2～100nm且比表面积大于2000m2/g的活性炭进行制备，且加工成圆柱形针状后用稀盐酸清洗表面，然后纯净水煮沸洗涤，最后氮气吹干备用。4.根据权利要求3所述的基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，其特征在于：所述特定活性炭材料采用纯净水煮沸洗涤至少30min，且连续洗涤至少5次。5. 根据权利要求1所述的基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，其特征在于：所述修饰好纳米金的活性炭的制备过程包括以下方法：将所述特定活性炭材料置入分散均匀的石墨烯悬浮液，静置充分吸收，然后取出，用氮气吹干，得到吸附石墨烯的针状活性炭，将吸附石墨烯的针状活性炭置于HAuCl
4 中浸泡，取出后用水和乙醇冲洗，将处理完成的活性炭针用氮气吹干。6.根据权利要求5所述的基于自组装纳米金可同时检测多种目标DNA的生物传感器，其特征在于：所述修饰好纳米金的活性炭的制备过程中，石墨烯粒径20
‑
100nm，纯度≥99.9％；所用HAuCl4的浓度为5mM...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐星星，马无锡，
申请(专利权)人：浙江工贸职业技术学院，
类型：发明
国别省市：