一种左旋核酸适体修饰的电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种左旋核酸适体修饰的电极及其制备方法和应用，所述电极包括基础电极和通过第一共价键修饰在基础电极表面的多巴胺或其衍生物；所述多巴胺或其衍生物通过第二共价键结合多巴胺的左旋核酸适体。该电极不受温度、湿度及时间等因素影响，可以在复杂环境中保持与多巴胺的高特异性、高亲和力，且左旋核酸适体可以抵抗核酸酶，适用于活体长期植入，进而能够实现在复杂动物模型动物中原位、高特异性、高稳定性及高时空分辨的多巴胺检测。高稳定性及高时空分辨的多巴胺检测。高稳定性及高时空分辨的多巴胺检测。

【技术实现步骤摘要】
一种左旋核酸适体修饰的电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学分析检测
更具体地，涉及一种左旋核酸适体修饰的电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]适体
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配体的生物识别和结合的独特特异性促进了其在生物分析和生物传感器开发中的应用，有助于识别相关结构分子，如多巴胺和其他儿茶酚胺神经递质。然而，核酸对普遍存在的核酸酶的高度敏感性降低了适体的生物稳定性，限制了其在生物学环境中的应用。
[0003]为了进一步提高适体的体内性能，当务之急是提高适体的生物稳定性，为了实现这一目标，目前的研究主要集中在对适体的化学修饰方面。然而，这些化学修饰不仅增加了适体的制备成本，而且还损害了适体对其靶标的结合亲和力和特异性。此外，这些修饰不是通用的，不同的适体通常需要不同的修饰位点。因此，有必要开发一种通用方法，在不影响适体结合能力的情况下，改善适体的生物稳定性。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，我们提出了替换D
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DNA的碱基获得L
‑
DNA序列，由手性倒转核酸制成的镜像适体(L
‑
DNA)的策略，进而提供一种左旋核酸适体修饰的电极。该电极具有核酸酶抗性和极好的生物稳定性，可以在复杂环境中保持与多巴胺的高特异性、高亲和力，进而有望实现复杂动物模型动物中原位、高特异性、高稳定性及高时空分辨的检测。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种左旋核酸适体修饰的电极，包括基础电极和通过第一共价键修饰在基础电极表面的多巴胺或其衍生物；所述多巴胺或其衍生物通过第二共价键结合多巴胺的左旋核酸适体。
[0007]可以理解，所述基础电极上含有能与多巴胺或其衍生物形成共价键的基团，可以是基础电极自身材质所致，也可以是根据需要对所述基础电极进行官能团修饰。同时，所述多巴胺的左旋核酸适体上也含有能与多巴胺或其衍生物形成共价键的官能团，可以根据需要对其进行官能团修饰。
[0008]进一步，所述第一共价键选自C
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N共价键、CO
‑
NH或Au
‑
N共价键；所述第二共价键选自C
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S共价键或C
‑
N共价键。其中，上述几种共价键可以更优地增强电极的稳定性，而且可以理解，第一共价键和第二共价键可以相同也可以不同，根据实际情况选择即可，例如，所述C
‑
N共价键可以是由碳基电极和多巴胺或其衍生物结合形成，所述Au
‑
N共价键可以是金基础电极和多巴胺或其衍生物结合形成。
[0009]进一步，所述基础电极选自碳基电极、金电极、ITO电极、铂电极中的任一种。
[0010]进一步，所述碳基电极为碳纤维电极。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种上述电极的制备方法，包括以下步骤：
[0012]1)将基础电极放置于含有多巴胺或其衍生物的溶液中，使用循环伏安法将所述多巴胺或其衍生物通过第一共价键修饰到基础电极的表面；
[0013]2)提供具有修饰基团的多巴胺的左旋核酸适体，使用计时电流法将所述多巴胺的左旋核酸适体与多巴胺或其衍生物通过第二共价键结合。
[0014]上述方法中，首先多巴胺或其衍生物的氨基基团，在电压下以共价键的形式快速修饰到基础电极的表面，随后继续在电压的作用下，以多巴胺或其衍生物为连接中间体，利用其苯酚结构与修饰有相应官能团的左旋核酸适体以共价键连接。同时，可以根据需要通过调节所述多巴胺或其衍生物的含量来控制多巴胺的左旋核酸适体在基础电极表面的覆盖程度。
[0015]可以理解，所述基础电极应含有能与多巴胺或其衍生物形成共价键的基团，可以是其自身含有的，也可以是事先修饰的。
[0016]进一步，在上述方法中，所述修饰基团为巯基、氨基、脯氨酸基或苯胺基等。其中，本专利技术限定的官能团可以与儿茶酚胺或其衍生物形成更加稳定的共价键。
[0017]所述循环伏安法的条件为：电压为+0.8～+1.6V，扫描速度为10～100mV/s，扫描圈数为10～100圈。
[0018]所述计时电流法的条件为：电压为所述多巴胺或其衍生物的氧化电位，时间为3～10分钟。
[0019]第三方面，本专利技术提供一种基于左旋核酸适体修饰电极的生物传感器，该生物传感器以上述电极为工作电极。
[0020]进一步，当所述基础电极为碳纤维电极，所述第一共价键为C
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N共价键，所述第二共价键为C
‑
S共价键时，该生物传感器可以用于在体外和/或活体内定量或定性检测多巴胺。
[0021]示例性地，活体内定量或定性检测多巴胺可以是活体病理模型中多巴胺的检测；其中，所述病理模型包括但不限于帕金森病理模型，缺血模型、成瘾模型、肥胖模型、水肿模型、炎症模型等。
[0022]示例性地，当所述生物传感器在活体定量检测多巴胺时，包括以下步骤：
[0023]1)以所述电极为工作电极插入人工脑脊髓液中，外加不同浓度的多巴胺，利用循环伏安法进行测试，得到不同浓度的多巴胺对应的电信号响应数值，以多巴胺的浓度为横坐标，以相应的电信号响应数值为纵坐标绘制工作曲线；
[0024]2)将所述电极为工作电极插入待测活体的待测部位，K
+
原位刺激，释放多巴胺，利用计时库伦法进行测试，读取电信号响应数值，根据步骤1)绘制的工作曲线，获得所述待测活体中多巴胺的响应浓度。
[0025]示例性地，所述碳纤维电极包括：玻璃毛细管，所述玻璃毛细管两端密封设置；碳纤维/导电金属丝复合体，所述碳纤维/导电金属丝复合体设置在所述玻璃毛细管内，并延伸至所述玻璃毛细管一端密封端口的外部，其中，所述碳纤维/导电金属丝复合体是通过将碳纤维固定在导电金属丝上形成的；任选地，所述碳纤维/导电金属丝复合体延伸至所述玻璃毛细管一端密封端口外部的碳纤维长度为200～500μm，其中体外应用中碳纤维长度为500
±
50μm；活体实验中碳纤维长度为200
±
50μm；任选地，所述导电金属丝为铜丝、铁丝或银丝。
[0026]另外，如无特殊说明，本专利技术所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]1)本专利技术提供的左旋核酸适体修饰的电极不受温度、湿度及时间等因素影响，可以在复杂环境中保持与多巴胺的高特异性、高亲和力，且左旋核酸可以抵抗核酸酶，适用于活体长期植入，能够实现在复杂动物模型动物中原位、高特异性、高稳定性及高时空分辨的多巴胺检测。
[0029]2)本专利技术提供的电极的制备方法主要通过两步电化学驱动的共价偶联将左旋核酸适体修饰到基础电极表面，该策略具有普适性强、结合速度快(分钟级)、稳定性高等显著优点，并且左旋核酸适体的核苷酸链密度可控。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种左旋核酸适体修饰的电极，其特征在于，包括基础电极和通过第一共价键修饰在所述基础电极表面的多巴胺或其衍生物；所述多巴胺或其衍生物通过第二共价键结合多巴胺的左旋核酸适体。2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述第一共价键选自C
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N共价键、CO
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NH或Au
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N共价键；所述第二共价键选自C
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S共价键或C
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N共价键。3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述基础电极选自碳基电极、金电极、ITO电极、铂电极中的任一种；优选地，所述碳基电极为碳纤维电极。4.一种如权利要求1～3任一所述的电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将基础电极放置于含有多巴胺或其衍生物的溶液中，使用循环伏安法将所述多巴胺或其衍生物通过第一共价键修饰到基础电极的表面；2)提供具有修饰基团的左旋核酸适体，使用计时电流法将所述左旋核...

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