【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学生物传感器，具体涉及一种功能化dna水凝胶的三维电子传递体、制备方法和应用。
技术介绍
1、电化学生物传感技术是现代分析化学的一个重要组成部分。在电化学生物传感技术中，电极功能化是目前广泛关注的关键问题。由于分子识别、信号转换和信号采集的过程都是在电极/电解质界面上进行，固态电极表面的二维平面与液体电解质之间有限地接触界面面积对电化学生物传感的各个方面都造成了限制。以分子识别过程为例，固体/液体界面的分子相互作用效率远低于液体系统，这需要较长的反应时间，导致时效性降低。为了解决这一问题，一些研究人员考虑过在液体中完成分子识别过程，然后通过更高效的交联剂或化学反应(比如点击化学)再将其转移到电极表面来提高分子相互作用的效率。而对于信号采集过程，受制于电极界面有限的比表面积，只能允许少量的活性信号分子将电子传递到电极难以在极低丰度靶标存在时提供足够强的信号，导致灵敏性降低。最常见的解决这一问题的策略是通过使用具有良好导电性的纳米材料(如金纳米颗粒、石墨烯和碳纳米管)来构筑功能化电极，从而为电子传递提供更大的有效电极面积。另一种方法是通过层层组装的方式的构建多层电子传递体，从而在有限的电极面积上负载更多的信号分子或敏感元件。尽管如此，目前大多策略还难以同时兼顾几个方面，电化学生物传感仍亟需新的突破以系统性地解决上述问题。
2、dna水凝胶是dna通过沃森-克里克碱基配对或物理缠绕而成的三维网络。由于其膨胀性、形状恢复性、响应性和封装性等特殊性能，已成功应用于各种生物传感器。应用dna水凝胶来构建三维电子
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种功能化dna水凝胶，所述功能化dna水凝胶使电化学传感过程从电极二维平面扩增至dna水凝胶的三维电子传递体，无需对电极进行功能化修饰。
2、本专利技术提供了一种功能化dna水凝胶，包括dna水凝胶和嵌插在所述dna水凝胶中的电子媒介体；
3、所述dna水凝胶是由若干条dna单链通过序列互补和物理缠绕形成的具有三维形态的水凝胶。
4、优选的，所述dna水凝胶由两条dna单链制备得到；
5、所述两条dna单链是以两个环状dna分子为模板分别在对应引物作用下进行滚环扩增反应制备得到。
6、优选的，所述两个环状dna分子的核苷酸序列如seq id no:1和seq id no:2所示；
7、扩增如seq id no:1所示的环状dna分子的引物的核苷酸序列如seq id no:3所示；
8、扩增如seq id no:2所示的环状dna分子的引物的核苷酸序列如seq id no:4所示。
9、优选的，所述dna水凝胶还通过互补序列连接有包含检测靶标适配体序列的核酸适配体和触发链dna分子和发夹链dna分子h2；
10、当所述检测靶标为卡那霉素时，包含检测靶标适配体序列的核酸适配体的核苷酸序列如seq id no:5所示；
11、所述触发链dna分子的核苷酸序列如seq id no:6所示；
12、所述发夹链h2的核苷酸序列如seq id no:8所示。
13、优选的，所述电子媒介体包括以下至少一种：亚甲基蓝、甲苯胺蓝、硫堇、六氨合钌、二茂铁和铁氰化钾。
14、本专利技术提供了一种基于所述功能化dna水凝胶的三维电子传递体，包括所述功能化dna水凝胶和用于固定所述功能化dna水凝胶至电极表面的多孔电极罩。
15、本专利技术提供了一种通用检测电极，包括固态工作电极和所述固态工作电极的一端固定有所述三维电子传递体。
16、本专利技术提供了一种基于电化学传感技术的检测试剂盒，包括基于所述功能化dna水凝胶、所述三维电子传递体或所述通用检测电极和g四链体结构组装用试剂；
17、所述g四链体组装用试剂包括血红素和发夹链dna分子h1；
18、优选的，所述发夹链h1的核苷酸序列如seq id no:7所示。
19、本专利技术提供了一种基于所述功能化dna水凝胶、所述三维电子传递体、所述通用检测电极或所述检测试剂盒在电化学传感检测中的应用。
20、优选的，所述电化学传感检测的对象包括卡那霉素。
21、本专利技术提供了一种功能化dna水凝胶，包括dna水凝胶和嵌插在所述dna水凝胶中的电子媒介体；所述dna水凝胶是由若干条dna单链通过序列互补和物理缠绕形成的具有三维形态的水凝胶。本专利技术以含部分互补序列的超长dna单链为材料，通过序列互补和物理缠绕形成具有三维形态的dna水凝胶，将电子媒介体以嵌插方式结合到dna水凝胶内部，使dna水凝胶具有电子传递的功能。本专利技术提供的功能化dna水凝胶突破以往的对电极进行化学修饰提供强电信号的思维，本专利技术以dna水凝胶作为电子传递体，有利于增强电子的传输性能。可见，本专利技术解决了传统电极界面内在局限，通过在三维尺度下完成电信号的传输。同时本专利技术提供的功能化dna水凝胶制备操作简便，耗时短，且对多种样品均适用，极大提高检测通用性和检测效率。
22、本专利技术提供了一种基于所述功能化dna水凝胶的三维电子传递体，包括所述功能化dna水凝胶和用于固定所述功能化dna水凝胶至电极表面的多孔电极罩。本专利技术利用多孔电极罩将dna水凝胶贴紧在电极表面，这样有利于使电催化反应即便发生在远离电极表面的区域，产生的电子转移最终也通过电子媒介体沿dna水凝胶介导传输到电极表面，从而实现电信号的传输，同时还可以发生得失电子发生氧化还原反应，使电化学传感过程中从电极二维平面扩增成三维dna水凝胶的三维电子传递体，无需对电极进行功能化修饰，能够适配多个工作电极，可作为通用的新型电化学生物传感策略用于生物分析，为靶标分析提供了广泛适用的便利条件，大大提高了电化学传感在靶标检测中的应用范畴。本专利技术实施例结果表明，与在传统固态电极有限的二维平面上修饰dna相比，利用dna水凝胶中嵌插电子媒介体而构建的三维电子传递体可以极大地增强电子媒介体的电子传输性能。
23、本专利技术提供了一种通用检测电极，包括固态工作电极和一端固定有所述三维电子传递体。本专利技术无需对固态工作电极进行化学功能化修饰，只需在裸电极外固定一个本专利技术制备的三维电子传递体，即可实现对靶标的灵敏电化学检测要求。所述通用检测电极对多种靶标具有通用性，能够大大提高检测效率。
24、本专利技术提供了一种基于电化学传感技术的检测试剂盒，包括基于所述功能化dna水凝胶的三维电子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功能化DNA水凝胶，其特征在于，包括DNA水凝胶和嵌插在所述DNA水凝胶中的电子媒介体；
2.根据权利要求1所述功能化DNA水凝胶，其特征在于，所述DNA水凝胶由两条DNA单链制备得到；
3.根据权利要求2所述功能化DNA水凝胶，其特征在于，所述两个环状DNA分子的核苷酸序列如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示；
4.根据权利要求1所述功能化DNA水凝胶，其特征在于，所述DNA水凝胶还通过互补序列连接有包含检测靶标适配体序列的核酸适配体和触发链DNA分子和发夹链DNA分子H2；
5.根据权利要求1～4中任意一项所述功能化DNA水凝胶，其特征在于，所述电子媒介体包括以下至少一种：亚甲基蓝、甲苯胺蓝、硫堇、六氨合钌、二茂铁和铁氰化钾。
6.一种基于权利要求1～5中任意一项所述功能化DNA水凝胶的三维电子传递体，其特征在于，包括权利要求1～5中任意一项所述功能化DNA水凝胶和用于固定所述功能化DNA水凝胶至电极表面的多孔电极罩。
7.一种通用检测电极，其特征在于，包括固态工作电极和所述固态工
8.一种基于电化学传感技术的检测试剂盒，其特征在于，包括基于权利要求1～5中任意一项所述功能化DNA水凝胶、权利要求6所述三维电子传递体或权利要求7所述通用检测电极和G四链体结构组装用试剂；
9.权利要求1～5中任意一项所述功能化DNA水凝胶、权利要求6所述三维电子传递体、权利要求7所述通用检测电极或权利要求8或9所述检测试剂盒在电化学传感检测中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述电化学传感检测的对象包括卡那霉素。
...【技术特征摘要】
1.一种功能化dna水凝胶，其特征在于，包括dna水凝胶和嵌插在所述dna水凝胶中的电子媒介体；
2.根据权利要求1所述功能化dna水凝胶，其特征在于，所述dna水凝胶由两条dna单链制备得到；
3.根据权利要求2所述功能化dna水凝胶，其特征在于，所述两个环状dna分子的核苷酸序列如seq id no:1和seq id no:2所示；
4.根据权利要求1所述功能化dna水凝胶，其特征在于，所述dna水凝胶还通过互补序列连接有包含检测靶标适配体序列的核酸适配体和触发链dna分子和发夹链dna分子h2；
5.根据权利要求1～4中任意一项所述功能化dna水凝胶，其特征在于，所述电子媒介体包括以下至少一种：亚甲基蓝、甲苯胺蓝、硫堇、六氨合钌、二茂铁和铁氰化钾。
6.一种基于权利要求1～5中任意一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂芳，朱小立，冯畅，车欣然，郭艺，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。