一种葡萄糖传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种葡萄糖传感器及其制备方法和应用。所述葡萄糖传感器包括电极，所述电极的表面连接有三嵌段核酸和短链巯基分子，所述三嵌段核酸包括依次连接的第一序列、PolyA序列和第二序列，所述第一序列和第二序列不互补，所述第一序列通过第一序列的互补配对序列与葡萄糖氧化酶连接，所述第二序列通过第二序列的互补配对序列与辣根过氧化物酶连接，或者，所述第一序列通过与第一序列的互补配对序列与辣根过氧化物酶连接，所述第二序列通过第二序列的互补配对序列与葡萄糖氧化酶连接。本发明专利技术利用三嵌段核酸连接葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物，有效调控电极表面的酶的密度、分布和构型，提供了一种具备高稳定性、灵敏度的葡萄糖传感器。度的葡萄糖传感器。度的葡萄糖传感器。

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物传感器
，涉及一种葡萄糖传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]葡萄糖是人体代谢的重要物质。简单、快速的葡萄糖检测技术对于监测人体血液、尿液、泪液等体液中的葡萄糖水平至关重要。电化学传感器是一种简单、快速和灵敏的检测技术，基于酶的电化学传感器能获得快速和特异性的葡萄糖检测结果，其不仅适用于医院门诊的葡萄糖检测，也可用于居家的葡萄糖检测。
[0003]然而，目前基于酶的电化学传感器仍然存在一些问题。首先，作为一种生物活性物质，酶很容易受到外部因素的影响，导致酶活性降低甚至失活。其次，酶的反应往往会导致背景信号较高，大大降低电化学传感器的检出限。此外，酶在电化学界面上的固定存在随机性，酶的组成、结构和形态很难调节，这些都可能对酶的活性存在负面影响。例如CN114778634A公开一种改性石墨烯酶电极葡萄糖传感器的制备方法，包括：在石墨烯表面修饰羧基，得到羧基化石墨烯；将羧基化石墨烯与四氧化三铁混合制备，得到羧基化石墨烯/四氧化三铁纳米复合材料；将羧基化石墨烯/四氧化三铁纳米复合材料和葡萄糖氧化酶混合固定在丝网印刷碳电极表面，得到羧基化石墨烯/四氧化三铁/葡萄糖氧化酶丝网印刷碳电极；在羧基化石墨烯/四氧化三铁/葡萄糖氧化酶丝网印刷碳电极上涂覆一层聚氨酯外膜，得到羧基化石墨烯/四氧化三铁/葡萄糖氧化酶/聚氨酯丝网印刷碳电极。
[0004]综上所述，如何开发新型高效的葡萄糖传感器，仍是目前生物传感器
亟需解决的问题之一。r/>
技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足和实际需求，本专利技术提供一种葡萄糖传感器及其制备方法和应用，本专利技术设计特定结构的传感器，有效控制酶级联反应，显著提高稳定性和灵敏度。
[0006]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种葡萄糖传感器，所述葡萄糖传感器包括电极；
[0008]所述电极的表面连接有三嵌段核酸和短链巯基分子，所述三嵌段核酸包括依次连接的第一序列、PolyA序列和第二序列，所述第一序列和第二序列不互补，所述第一序列通过第一序列的互补配对序列与葡萄糖氧化酶连接，所述第二序列通过第二序列的互补配对序列与辣根过氧化物酶连接，或者，所述第一序列通过与第一序列的互补配对序列与辣根过氧化物酶连接，所述第二序列通过第二序列的互补配对序列与葡萄糖氧化酶连接。
[0009]本专利技术中，依赖于三嵌段核酸中间区域的PolyA序列与电极的吸附作用，将三嵌段核酸连接到电极上，随后，将连接了葡萄糖氧化酶(GOx)和辣根过氧化物(HRP)的两段单链DNA与电极表面的三嵌段核酸杂交，制备得到可用于葡萄糖检测的电化学传感器，示意图如图1所示，该传感器的原理是利用葡萄糖氧化酶来催化氧分子氧化葡萄糖生成过氧化氢和葡萄糖酸，过氧化氢作为底物与四甲基联苯胺(TMB)反应，在辣根过氧化物酶(HRP)的氧化
下产生明显的电化学信号变化。连接单链DNA的酶可放置在4℃冰箱中保存半年，在使用时再加到电极表面进行杂交，能很好的保持酶的活性不受外界环境影响；其次，电极表面的葡萄糖检测经历了级联放大反应，该反应不仅本底更低，而且信号(含有葡萄糖的检测体系)更高，大大提高了传感器的灵敏度。
[0010]可以理解，本领域通用的能与PolyA序列结合的电极均适用于本专利技术，不作特殊限制。
[0011]优选地，所述电极包括金电极、沉积金纳米粒子的玻碳电极等。
[0012]优选地，所述第一序列的长度为10
‑
40nt，包括但不限于11nt、12nt、13nt、15nt、18nt、20nt、25nt、30nt、32nt、34nt、36nt、38nt或39nt。
[0013]优选地，所述PolyA序列的长度为10
‑
100nt，包括但不限于11nt、12nt、13nt、15nt、18nt、20nt、30nt、40nt、52nt、60nt、70nt、80nt、85nt、88nt、90nt、95nt、98nt或99nt，优选为10～60nt。
[0014]优选地，所述第二序列的长度为10
‑
40nt，包括但不限于11nt、12nt、13nt、15nt、18nt、20nt、25nt、30nt、32nt、34nt、36nt、38nt或39nt。
[0015]本专利技术中，通过控制电极表面连接的三嵌段核酸的密度和长度，能够有效调控电极表面的酶的密度、分布和构型，能够进一步提高电极表面酶级联反应效率。
[0016]可以理解，本专利技术中所述第一序列和第二序列并不限于特定的序列，只要二者不发生互补，即可分别通过各自的互补序列与酶连接。
[0017]可选地，所述第一序列包括SEQ ID NO.1所示的序列。
[0018]可选地，所述第二序列包括SEQ ID NO.2所示的序列。
[0019]可选地，所述第一序列的互补配对序列包括SEQ ID NO.3所示的序列。
[0020]可选地，所述第二序列的互补配对序列包括SEQ ID NO.4所示的序列。
[0021]SEQ ID NO.1：TATCATCCTTACACCTCACT。
[0022]SEQ ID NO.2：CCCTCTAACTTCCATCACA。
[0023]SEQ ID NO.3：AGTGAGGTGTAAGGATGATATTTTTTTTTT
‑
SH(巯基)。
[0024]SEQ ID NO.4：SH
‑
TTTTTTTTTTTGTGATGGAAGTTAGAGGGT。
[0025]第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的葡萄糖传感器的制备方法，所述制备方法包括：
[0026]将葡萄糖氧化酶与第一序列的互补配对序列和交联剂混合，将辣根过氧化物酶与第二序列的互补配对序列和交联剂混合，得到酶混合物，或者，
[0027]将辣根过氧化物酶与第一序列的互补配对序列和交联剂混合，将葡萄糖氧化酶与第二序列的互补配对序列和交联剂混合，得到酶混合物；
[0028]将所述酶混合物、三嵌段核酸和巯基己醇添加到电极上，得到所述葡萄糖传感器。
[0029]优选地，所述交联剂包括SPDP(3
‑
[2
‑
吡啶基二硫代]琥珀酰亚胺基丙酸酯)或SMCC(琥珀酰亚胺基
‑4‑
(N
‑
马来酰亚胺甲基)环己烷
‑1‑
羧基
‑
(6
‑
酰胺基己酸酯))等。
[0030]优选地，所述葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶的浓度各自独立的为0.02～1μmol/L，包括但不限于0.03μmol/L、0.04μmol/L、0.05μmol/L、0.06μmol/L、0.08μmol/L、0.1μmol/L、0.2μmol/L、0.25μmol/L、0.5μmol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖传感器，其特征在于，所述葡萄糖传感器包括电极；所述电极的表面连接有三嵌段核酸和短链巯基分子；所述三嵌段核酸包括依次连接的第一序列、PolyA序列和第二序列，所述第一序列和第二序列不互补；所述第一序列通过第一序列的互补配对序列与葡萄糖氧化酶连接，所述第二序列通过第二序列的互补配对序列与辣根过氧化物酶连接，或者，所述第一序列通过与第一序列的互补配对序列与辣根过氧化物酶连接，所述第二序列通过第二序列的互补配对序列与葡萄糖氧化酶连接。2.根据权利要求1所述的葡萄糖传感器，其特征在于，所述电极包括金电极或沉积金纳米粒子的玻碳电极；优选地，所述短链巯基分子包括巯基己醇、二硫苏糖醇或巯基乙醇中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一序列的长度为10
‑
40nt；优选地，所述PolyA序列的长度为10
‑
100nt；优选地，所述第二序列的长度为10
‑
40nt。3.根据权利要求1或2所述的葡萄糖传感器，其特征在于，所述第一序列包括SEQ ID NO.1所示的序列；优选地，所述第二序列包括SEQ ID NO.2所示的序列；优选地，所述第一序列的互补配对序列包括SEQ ID NO.3所示的序列；优选地，所述第二序列的互补配对序列包括SEQ ID NO.4所示的序列。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将葡萄糖氧化酶与第一序列的互补配对序列和交联剂混合，将辣根过氧化物酶与第二序列的互补配对序列和交联剂混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐乐，闻艳丽，李兰英，刘刚，陶晴，郭瑞妍，杨雪，罗超，梁文，许丽，杨镇州，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：