[发明专利]基于墨鱼骨有机质的检测酶类活性的传感器及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于生物分析和生物传感技术领域，涉及传感器的设计与检测，特别涉及一种基于墨鱼骨有机质的检测酶类活性的传感器及其制备方法。

二、背景技术

现有技术：

目前检测酶活性的方法多半是基于特异性反应或免疫及其相关技术而产生的相关方法，一般都是针对某一特定的酶。国内已申请相关十几项专利，如02145299.7：胰淀粉酶活性检测液及其用途；200510134665.2：纳豆激酶活性检测装置等等)，这些技术通常是对某一特定酶的检测方法上的改进，如灵敏度更高或检测方法更便捷。然而我们可以建立一种具有广泛应用性的检测方法，可以检测一系列的酶，如葡萄糖氧化酶、胆固醇氧化酶、乳酸氧化酶、黄黄嘌呤氧化酶、乙醛酶等。随着纳米材料的发展，特别是过渡金属纳米颗粒，因其独特的光学和电学性质备受人们的广泛关注，这些性质可广泛应用于催化、传感、表面增强拉墁散射(SERS)等方面。纳米金颗粒更是研究的热点，其直径1～100nm，一般为分散在水中的水溶胶，故称胶体金。胶体金在510～550nm可见光谱范围内有一吸收峰，吸收强度和波长随着金颗粒的直径增大而增强，这些性质可以可靠的应用于传感器的设计。某些氧化酶能和底物反应生具有还原性的物质，如多巴胺、肾上腺素、H₂O₂等。这些产物能在金纳米颗粒的催化下还原AuCl₄^-，从而促使金纳米颗粒长大。利用这种金纳米颗粒长大导致的光学信号的变化可以发展成一种酶活性和底物检测的检测方法(WO 2006/008742 A1)。许多时候，为了提高过渡金属纳米颗粒的稳定性以及传感器使用的便捷性，需要把过渡金属纳米颗粒固定在一定的基底上，现在通常都是玻璃表面或者一些别的基底材料。比如：为了吸附纳米金颗粒，一般是对玻璃表面进行层层处理，最后修饰上带正电的氨基用来吸附带负电的金纳米粒子从而达到固定的目的。但现有的直接基于过渡金属纳米颗粒长大的方法用于分析时，其灵敏度和检测底限不能满足高精度样品的分析，其原因是多方面的，本发明涉及一种特殊基底材料——墨鱼骨衍生的有机膜，将过渡金属纳米颗粒固定在该基底材料上设计制备的传感器具有很高的灵敏度和较低的检测底限，可以用于一系列的酶的检测。

三、发明内容

本发明针对上述技术问题，目的是提供一种基于墨鱼骨有机质的高灵敏度传感器及其制备方法，该传感器设计中选用了一种新的基底材料，提高了传感器分析的灵敏度，其固定过渡金属纳米颗粒而成的复合膜进行酶活性的传感分析时，其灵敏度高，检测底线低。

本发明的技术解决方案如下：一种基于墨鱼骨有机质的检测酶类活性的传感器，该传感器包含三维大孔有机膜材料和过渡态金属纳米颗粒组成的复合膜、过渡态金属盐以及底物。三维大孔有机膜材料为含有质量百分数为50％～100％的β-几丁质，其微观结构是由孔径大小为30μm～150μm的弯曲单向孔通道组成的类似于房架的结构，该三维大孔有机膜的厚度在200μm～2000μm之间。三维大孔有机膜材料为透明的、表面修饰有各种对过渡态金属纳米颗粒具有很强的络合作用的化学基团。化学基团是氨基或羟基。过渡金属颗粒的等离激元共振峰位置范围为380～680nm。过渡金属盐为氯金酸，终浓度为0.001～25μM/ml，底物的终浓度为0.01～50μg/ml。基于墨鱼骨有机质的检测酶类活性的传感器，其制备步骤为：将墨鱼骨的房架结构部分沿着垂直于其隔片的方向切成块状；将块状墨鱼骨浸入到浓度为0.01～5M的盐酸溶液中，去除无机质；取出上述样品，并沿隔片方向将薄层分开，用蒸馏水冲洗后获得片状有机膜；将上述片状三维大孔有机膜用浓度为0.01～5M的NaOH溶液，煮0.1～5小时后用蒸馏水清洗干净；将上述制备的有机膜材料浸在过渡态金属胶体溶液中吸附过渡态金属胶体颗粒，得到过渡态金属有机复合膜；将上述的过渡态金属有机复合膜、过渡金属盐、经氧化还原活性性的酶催化后能产生还原性产物的底物混合，再向混合液中加入待测样品进行酶催化底物反应，经过上述反应产生的产物将过渡金属盐还原成过渡金属并沉积在过渡态金属有机复合膜的过渡态金属颗粒上。

该基底材料是选取墨鱼骨的房架结构部分，进行去矿化，然后去蛋白，制备而成的透明的有机膜，类似水凝胶，厚度约为200～2000μm，其微观结构是由孔径大小为30μm～150μm的弯曲孔通道组成的多孔材料，比表面积大，用扫描电镜观察其形貌，其保留了脱钙处理之前的完整结构(图1)，图2是有机膜的俯视图，在透明膜中可见其弯曲走向的墙壁，图3是其侧面图，可见其孔洞大小几个微米。