[发明专利]一种基于纳米材料表面催化发光识别蛋白质的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器阵列技术领域。特别涉及一种利用纳米材料表面催化发光识别常见蛋白质的方法及其专用传感器阵列。

背景技术

目前，模仿动物嗅觉或味觉器官而开发的交互响应传感器阵列在气体检测和溶液识别的应用都得到了不同程度的研究和开发。不过，用于溶液样品识别特别是蛋白等生物大分子识别的传感器阵列的种类并不是很多，而且绝大多数都基于显色反应、荧光淬灭、指示剂置换等分子间强相互作用，信号响应很难回复，致使传感器阵列只能做一次性使用，不符合“电子鼻(舌)”技术的发展趋势。另外，很多传感器阵列单元都用到了显色指示剂、有机荧光染料、高分子受体等稳定性较差的物质，限制了这类传感器的实际应用。近年来，我们发展了基于待测物分子在具有催化活性的纳米材料表面发生氧化还原反应而产生化学发光的原理的纳米催化发光气敏传感器，具有选择性好、响应速度快、恢复快、传感材料无损耗、使用寿命长的特点，并且利用发光成像的方法构建了纳米材料的阵列能对乙醇、三甲胺、苯甲醛等挥发性有机物进行识别检测，然而还不能应用到一些生物大分子等不易挥发物质例如蛋白质的识别检测中去。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够识别蛋白质溶液种类的传感器装置。

基于纳米材料表面催化发光识别蛋白质的装置，其特征在于，含有石英封装组件，在石英封装组件上设置有进气口、出气口和密封盖，在所述石英封装组件的上方设置光电倍增管，所述光电倍增管连接信号处理电路；在所述石英封装组件内放置表面涂敷或烧结有不同纳米材料的六块或六块以上电热陶瓷片构成的热电传感元件阵列；所述电热陶瓷片之间在电气上并联，电热陶瓷片连接的引线穿过所述石英封装组件，连接外部直流电源。

所述纳米材料是Pt-Ba-Al、MgO、ZrO₂、γ-Al₂O₃、MgCO₃、SrCO₃、BaO、CaO、SrO和La₂O₃中的任意六种或以上。

在所述石英封装组件上方，位于光电倍增管下方放置一个单色器。

基于纳米材料表面催化发光识别蛋白质的方法，其特征在于，含有以下步骤：

1)配制待测蛋白质溶液，浓度为5-50μg/mL；

2)将六种或六种以上纳米材料以粉体或烧结方式分别涂敷在至于石英封装组件内的电热陶瓷片阵列表面；

3)将电热陶瓷片阵列升温至500℃±50℃度，使得电热陶瓷片活化；

4)向石英封装组件内通入反应气体；

5)将配制好的蛋白质溶液滴加到所述电热陶瓷片阵列表面，待蛋白质溶液中的水分挥发干，再将电热陶瓷片阵列依次通电，电压在65V±5V，使得电热陶瓷片表面升温至200℃±20℃，蛋白质在纳米材料的催化下与空气发生氧化反应，产生激发态的产物或中间态，激发态回到基态时能量以发光的方式发出；

6)光电倍增管将发出的光放大后，将光信号传输到信号处理装置进行处理，完成蛋白质的检测。

所述反应气体是洁净空气或N₂与O₂以任意比例混合的混合气体。

所述纳米材料是Pt-Ba-Al、MgO、ZrO₂、γ-Al₂O₃、MgCO₃、SrCO₃、BaO、CaO、SrO和La₂O₃中的任意六种或以上。

有益效果，本发明提供的基于纳米材料表面催化发光识别蛋白质的装置及方法，能够来有效的识别不同蛋白质，达到了预期的目的。

附图说明

图1为基于纳米材料表面化学发光的装置结构正视图和传感器阵列俯视图。

图2为8种蛋白质水溶液的催化发光信号图，每张图的六个峰分别代表该蛋白依次在Pt-Ba-Al，MgO，ZrO₂，γ-Al₂O₃，MgCO₃，SrCO₃这六种纳米材料上的催化发光信号。

图3为8种蛋白质水溶液在六种纳米材料上的催化发光强度柱形图。

图4为经过线性判别分析(LDA)得到的各蛋白典型性评分散点图。

图5为8种蛋白质水溶液在不同浓度条件下在Pt-Ba-Al上的催化发光信号图，每张图的六个峰分别代表该蛋白浓度为5、10、20、30、40、50μg/mL时的催化发光信号。