[发明专利]用于电化学检测相关分子的系统

说明书

本发明涉及用于“signal‑on”电化学检测相关分子的系统以及使用所述系统的方法。

技术领域

本发明涉及用于电化学检测相关分子的系统以及实施所述系统的方法。

背景技术

测量样品中的生物分子，特别是DNA分子或致病蛋白分子在不同的分析领域如诊断、环境或农业食品工业中是非常有用和必需的。该检测目前通过需要技术环境和大量工具(如PCR)的分析系统来进行。

为了用于临床分析领域，该检测系统应当是灵敏的，并且甚至能够以极低的假阳性概率来量化待分析样品中浓度非常低的，例如飞摩尔量级(10^-15mol/l)的病原体的存在。

电化学装置满足这一挑战。由现有技术已知，生物传感器使用与相关DNA分子互补的DNA探针和产生电化学信号的氧化还原探针来指示相关分子，特别是DNA分子的存在。

在现有技术的电化学检测装置中可以确定两种类型的生物传感器：“signal-off”生物传感器和“signal-on”生物传感器。

“Signal-off生物传感器”在DNA探针与相关DNA分子杂化后会降低电化学信号。事实上，形成双链DNA迫使氧化还原探针远离电极表面，由此减少了氧化还原探针与电极之间的电子转移。

例如，Farjami等人(Anal.Chem.,2011,83(5),第1594-1602页)描述了使用涉及生物传感器的电化学方法检测DNA，所述生物传感器包含：

-发夹型DNA探针，在金电极上在其3’端固定，和

-氧化还原探针，经由该DNA探针的发夹结构连接在位于所述电极附近的所述DNA探针的5’端。

采用这种类型的生物传感器的缺点是关于信号降低的起因的不确定性，这可能是由于氧化还原探针的降解或老化所致。

“Signal-on”生物传感器在DNA探针与相关DNA分子杂化时引发电化学信号的提高。这些生物传感器需要：

-对DNA探针为特异性的预构建，以使氧化还原探针能够远离电极表面移动或遮蔽其，和

-DNA探针针对各相关DNA分子的结构调整。

当生物传感器与目标DNA分子接触时，DNA探针与生物传感器之间的相互作用释放氧化还原探针，其随后可以移动至更靠近电极并产生电化学信号。

在这种类型的生物传感器中采用的DNA探针可以是双链形式，或甚至三链结构，并任选地构造成发夹形式。

Xiao等人(J.Am.Chem.Soc.,2007,129,11896-11897)描述了含有用氧化还原探针标记的单链DNA探针的电化学DNA生物传感器。所述DNA探针形成三链结构，使得能够使该氧化还原探针远离电极表面移动。在与该DNA探针杂化的过程中，该氧化还原探针接触导电表面，导致电流增加。该电化学生物传感器的灵敏度阈值限于5nM。

“signal-on”类型的已知生物传感器的主要缺点在于DNA探针的必要且复杂的构建，这需要对各种待检测的相关DNA分子进行优化。此外，这些DNA电化学生物传感器具有不能令人满意的检测灵敏度阈值。

由此，特别是在临床和食品分析领域，仍然需要开发能够检测浓度非常低的相关分子，而无需对DNA探针进行预构建或优化的电化学生物传感器。

发明内容

本发明的主题是提供一种“signal-on”生物传感器类型的电化学检测系统，其灵敏度非常高，并且无需调整DNA探针。

本发明的用于电化学检测相关分子的系统包含：

-导电材料，