一种电化学传感界面及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种分子捕获传感界面，其包括：金属基面，组装于金属基面上的检测分子和组装于金属基面上的具有通式（Ⅰ）结构的化学分子。本发明专利技术还公开了所述分子捕获传感界面的制备方法。本发明专利技术还公开了一种具有所述分子捕获传感界面的电极，以及利用所述电极进行检测的方法。本发明专利技术的化学传感界面具有高度稳定性和特异性，从而克服了现有技术中传感器特异性差、易于出现假阳性的技术难题。

Electrochemical sensing interface and preparation method thereof

The invention discloses a molecular capture sensing interface, which comprises a metal base surface, a detection molecule assembled on the metal base plane and a chemical molecule assembled on the metal basal plane with the general formula (I) structure. The invention also discloses the preparation method of the molecular capture sensing interface. The invention also discloses an electrode having the molecular capture sensing interface, and a method for detecting by using the electrode. The chemical sensing interface of the invention has high stability and specificity, thereby overcoming the technical difficulties of poor sensor specificity and prone to false positives in the prior art.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学和生物
，更具体地，本专利技术涉及一种电化学用 传感界面及其制备方法和应用。
技术介绍
电化学检测技术具有灵敏度高，响应迅速，成本低廉等优势，是包括DNA 在内的生物传感检测的重要手段之一。需要指出的是，由于电化学检测技术涉 及到复杂的界面问题，电化学生物传感器尚远不如基于光学检测技术的生物传 感器发展成熟。而电化学传感界面的稳定性及抗非特异吸附的能力正是限制电 化学生物传感检测从基础研究领域向实用性方面转变的"瓶颈"。如DNA生 物传感检测时，DNA探针在电极表面的固定首先要考虑实现其与电极的稳定连 接及杂交活性的保持，因此电化学DNA传感器的性质，包括灵敏度，使用寿 命等，很大程度上与探针DNA的固定化方法密切相关。较为理想的探针固定 方法是通过末端修饰基团实现DNA与电极表面的共价连接，因为末端连接可 以使DNA骨架在空间构型上具有很大的自由度，有利于碱基的暴露和双螺旋 结构的形成。随着以分子自组装技术(self-assembly monolayer)为代表的界面分 子设计技术的发展与成熟，电化学DNA生物传感器获得了前所未有的发展机 遇。金电极是最为常用的电化学电极之一。由于金原子与巯基之间的自组装过 程非常快速、稳定，而且易于操作，通过末端巯基修饰的DNA分子从溶液本 体相自发扩散到固液界面并通过金-硫配位在金基底上牢固地吸附，形成自组装 单分子层。但是这种方法难以避免DNA探针与金表面的非特异吸附，导致单 链DNA会平躺在金表面上，所以常常需要再组装第二层巯基层，通常是一些 巯基小分子，如巯基己醇，它可以取代碱基与金之间的相互作用，使探针DNA 大部分是通过末端连接到电极表面上，有效地提高了杂交效率。同时，巯基己 醇还可以对非互补序列DNA在电极表面的吸附起到一定阻碍作用，降低了假 阳性检测信号；但是它对大多数蛋白质的吸附较为严重，大大限制了这种电化学界面在含有大量蛋白质的复杂生物体系中的应用。DNA分子以外的其它种类 的分子的电化学生物传感检测也存在类似的问题。因此，本领域还需要研究新的基于电化学技术的传感器，以克服现有传感 器特异性差、易于出现假阳性等技术缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作简便、具有良好的特异性和稳定性的电化学传感界面(分子捕获传感界面)。本专利技术的另一目的在于提供所述分子捕获传感界面的制备方法。 本专利技术的另一目的在于提供利用所述分子捕获传感界面来检测待测样品中特异性分子的方法。在本专利技术的第一方面，提供一种分子捕获传感界面，其包括 金属基面(l);固定于金属基面(1)上的检测分子(2)，其用于捕获与其相互作用(如可发生特异性结合)的分子；和固定于金属基面(1)上的具有通式(I)结构的化学分子(3)，且化学分子(3)包围在检测分子(2)的周围；HS-(CH2)n-(OC2H5)m-R (I); 其中，R选自OH， H， OCH3， CH3， OC2H5， C2H5， OCH2COOH， NH2; m为选自l-12(较佳的选自1-6，更佳的是2-3)的正整数； n为选自3-15(较佳的选自5-13，更佳的为8-12，最佳的是ll)的正整数。 在一个优选例中，所述的检测分子(2)选自核酸(如探针)，抗体或配体。 在另一优选例中，所述的检测分子(2)是核酸，其在金属基面(l)上的密度是lX10'o-5X10!3条/cm2;更佳地是lX10'2-2X103条/cm2。 在另一优选例中，所述的金属选自金，铂，钯，银。 在另一优选例中，所述的检测分子(2)是一端经巯基修饰的分子。 在另一优选例中，所述的检测分子(2)是核酸，其固定方法是将含有0.1 10pM(优选1-8 pM)所述检测分子的溶液加样到金属基面(l)，使之铺展覆盖金属基面(l)，固定0.5-10小时，去除多余溶液；或者在另一优选例中，所述的检测分子(2)是抗体，其固定方法是将含有50 500ng/mL(优选100-300 ng/mL)抗体的溶液加样到金属基面(1)，使之铺展覆盖金属基面(l)，固定0.5-10小时，去除多余溶液。在另一优选例中，化学分子(3)的固定方法是将含有l 10mM化学分子(3) 的溶液加样到固定了检测分子(2)的金属基面(1)，使之铺展覆盖金属基面(l)，固 定1-16小时，去除多余溶液。在本专利技术的第二方面，提供一种制备所述的分子捕获传感界面的方法，所 述方法包括(a) 在金属基面(1)上固定检测分子(2)，获得固定了检测分子(2)的金属基面(b) 使用具有通式(I)结构的化学分子(3)处理所述固定了检测分子(2)的金属 基面(l)，从而获得所述的分子捕获传感界面；HS-(CH2)n-(OC2H5)m-R (I); 其中，R选自0H， H， OCH3， CH3， OC2H5， C2H5， OCH2COOH， NH2; m为选自1-12的正整数； n为选自3-15的正整数。在另一优选例中，步骤(a)之前，还包括步骤清洗所述的金属基面(l)。 在一个优选例中，步骤(a)中，所述的检测分子(2)是核酸；且步骤(a)包括将浓度0.1 10nM(优选1-8 pM)所述检测分子的溶液加样到金属基面(l),使之铺展覆盖金属基面(l)，固定0.5-10小时，去除多余溶液，获得固定了检测分子(2)的金属基面(l);或者步骤(b)中，将含有1 10mM化学分子(3)的溶液加样到所述固定了检测分子(2)的金属基面(1)，使之铺展覆盖金属基面(l)，固定1-16小时，去除多余溶液，从而获得所述的分子捕获传感界面。在本专利技术的第三方面，提供一种具有通式(I)结构的化学分子(3)的用途，用 于制备所述的分子捕获传感界面；HS-(CH2)n-(OC2H5)m-R (I); 其中，R选自OH， H， OCH3， CH3， OC2H5， C2H5， OCH2COOH， NH2; m为选自1-12的正整数； n为选自3-15的正整数。在本专利技术的第四方面，提供一种检测待测样品中与检测分子(2)相互作用的 分子的电极，所述的电极的表面具有 金属基面(l);固定于金属基面(1)上的检测分子(2)，其用于捕获与其相互作用的分子；和 固定于金属基面(1)上的具有通式(I)结构的化学分子(3)，且化学分子(3)包围在 检测分子(2)的周围；HS-(CH2)n-(OC2H5)m-R (I);其中，R选自OH， H， OCH3， CH3， OC2H5， C2H5， OCH2COOH， NH2; m为选自1-12的正整数； n为选自3-15的正整数。在本专利技术的第五方面，提供一种检测待测样品中与检测分子(2)相互作用的分 子的方法，所述方法包括(A) 用经可特异性催化电流反应的酶标记的待测样品处理所述的电极，获得 具有"分子捕获传感界面-与检测分子(2)相互作用的分子-可特异性催化电流反应 的酶"复合物的电极；(B) 将(A)的电极置于含有所述可特异性催化电流反应的酶的底物，和/或电子 传递媒介的溶液中；检测电流信号，从而确定待测样品中检测分子(2)的存在与 否或存在的量。可选择地，在步骤(A)中，包括(i)用经酶联免疫可偶联分子标记的待测 样品处理所述的电极，获得具有"分子捕获传感界面-与检测分子(2)相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分子捕获传感界面，其特征在于，其包括：　金属基面（１）；　固定于金属基面（１）上的检测分子（２），其用于捕获与其相互作用的分子；和固定于金属基面（１）上的具有通式（Ⅰ）结构的化学分子（３），且化学分子（３）包围在检测分子（２ ）的周围；　ＨＳ－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］－（ＯＣ↓［２］Ｈ↓［５］）↓［ｍ］－Ｒ　（Ⅰ）；　其中，Ｒ选自：ＯＨ，Ｈ，ＯＣＨ↓［３］，ＣＨ↓［３］，ＯＣ↓［２］Ｈ↓［５］，Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］，ＯＣＨ↓［２］ＣＯＯＨ，ＮＨ↓［ ２］；　ｍ为选自１－１２的正整数；　ｎ为选自３－１５的正整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊春海，劳若珺，张炯，高新义，陈俊辉，
申请(专利权)人：苏州市长三角系统生物交叉科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]