[发明专利]碳点@氧化石墨烯复合材料的电化学生物传感器检测PML/RARα基因的方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于碳点氧化石墨烯复合材料的电化学DNA生物传感器检测PML/RARα融合基因的方法，属于生物传感技术领域。

背景技术

纳米技术主要是针对尺寸为1nm~100nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域，基于此尺寸的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，因此有着独特的物理和化学性能，如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，体现出常规材料所不具备的优越性能。

生物传感器由分子识别部分(敏感原件)和转换部分(换能器)构成，以分子识别部分去识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分是生物传感器选择性测定的基础。生物体中能够选择性地分辩特定物质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识别功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体和抗原的结合，酶与基质的结合。在设计生物传感器时，选择适合于测定对象的识别功能物质，是极为重要的前提。要考虑到所产生的复合物的特性。根据分子识别功能物质制备的敏感元件所引起的化学变化或物理变化，去选择换能器，是研制高质量生物传感器的另一重要环节。敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗等会产生相应的变化量。根据这些变化量，可以选择适当的换能器。

纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生物传感器灵敏度和其它性能，并促发了新型生物传感器。因为具有了亚微米尺寸的换能器、探针或者纳微米系统生物传感器的各种性能大幅提高。

石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同，是碳原子以sp²混成轨域呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体。由于石墨烯具有很强的韧性、导电性和导热性，因此在很多领域都有很好的潜在应用价值，未来可应用于电子、光学、生物医药和日常生活等大量领域。虽然在很多领域都有很好应用价值，但由于其本身的一些化学惰性限制了其进一步的应用。近年来，很多科学工作者致力于研究功能化的石墨烯。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，由石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，经过氧化处理后，氧化石墨烯仍保持石墨烯的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多含氧官能团。氧化石墨烯（GO）是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域，因此氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点。

碳点（C-dots）是一类尺寸在10nm以下的球形碳纳米材料，有着典型的尺寸和激发波长依赖的光致发光行为。与传统的重金属量子点相比具有尺寸可控、生物相容性好和无毒等优点。碳点作为一种新型的纳米材料已经被广泛应用于各种类型的生物传感器。

氧化石墨烯（GO）与碳点相比具有较大的表面积，两者通过π-π键作用使大量的碳点吸附在氧化石墨烯表面，利用氧化石墨烯表面丰富的羧基和碳点的强导电性，制备了碳点/氧化石墨烯的复合材料。

急性早幼粒细胞白血病（acutepromyelocyticleukemia,APL）是急性髓系白血病（acutemyeloidleukemia,AML）中较常见的类型，被FAB协作组定为急性髓细胞白血病M₃型，是严重危害人类健康的恶性血液病之一。APL最为常见的染色体易位为t(15:17)(q22;q21)，阳性率约占98%，该易位使15号染色体上的早幼粒细胞白血病（promyelocyticleukemia，PML）与17号染色体上的维甲酸受体Ⅱ基因（Retinoicacidreceptorα，RARα）的重排，形成PML/RARα融合基因，其编码的PML/RARα融合蛋白具有不同于正常RARα等位基因编码的野生型维甲酸受体的功能，能阻断粒细胞的分化成熟，从而导致APL的发生。因此，PML/RARα融合基因是APL的特异性分子生物学标记，在APL的诊断和微小残留病灶的检测中具有重要的临床意义。

目前APL的临床诊断方法主要包括染色体分析、Southern-Blot、实时定量逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）及荧光原位杂交（FISH）等杂交技术，但这些方法均存在一定的局限性：染色体分析费时费力、灵敏度低；Southern-Blot对低拷贝基因序列的检测极不灵敏，不仅方法复杂、检测周期长、价格昂贵，而且有放射性污染，限制了临床上的广泛应用；RT-PCR操作繁琐、价格昂贵；FISH需要使用复杂的荧光显色系统，且相对灵敏度不高，临床大规模应用难以展开。因此，研究开发一种简便、快速、准确、灵敏、经济的APL基因诊断技术具有极其广泛的应用前景。