[发明专利]一种金属有机框架材料信号放大电化学分析纸芯片传感器

说明书

本发明公开了一种金属有机框架材料信号放大电化学分析纸芯片传感器。制备表面修饰纳米金颗粒的纸芯片三电极体系，通过加入microRNA开启链杂交反应，同时在电极表面修饰功能化的金属有机框架材料；在检测区域滴加含有葡萄糖的缓冲溶液，利用功能化的金属有机框架材料和葡萄糖之间的催化反应，通过差分脉冲伏安法实现对microRNA的信号放大和高灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种电化学分析检测技术领域，更具体地说是一种金属有机框架材料信号放大电化学分析的纸芯片实验室技术平台的构建。

背景技术

近几年来我国癌症发病率及死亡率呈现逐步走高的趋势，肿瘤的发生严重影响着人们的生活质量，危及着人们的生命安全，实现对肿瘤细胞中microRNA及其生理活动的准确、快速、简便检测，对于疾病的确诊与治疗具有非常重要的意义。因此寻找快速、定量、灵敏的检测microRNA的方法在癌症的早期检测和治疗监控中非常重要。常见的临床诊断途径主要是通过医院中比较昂贵的大型的仪器分析设备进行检测，但这通常受到一些条件限制，比如：昂贵的费用、耗费时间、仪器复杂等。本发明所构建的体系是通过掌上小型简易设备，实现快速灵敏的现场分析诊断。为了提高检测结果的准确性及可靠性，利用功能化的纳米材料进行信号放大。

近些年，纳米材料由于其多孔结构和较大比表面积被广泛应用于生物传感器中，可以负载大量信号分子并加速扩散速率。其中，金属有机框架材料（MOFs）是以有机配体作为接头，以金属离子作为节点的材料，形成具有独特性质的三维框架，具有高孔体积，大的表面积和较强的热稳定性。因其具备这些优异性能，MOFs已被广泛应用于气体储存、分离，药物输送和化学传感。与其他功能材料相比，功能化的MOFs表现出比纯MOFs更好的协同效应优势。其中，铜金属有机框架材料（Cu-MOFs）因其具有良好的结构、独特的电导率和优异的催化活性，在电化学应用中受到广泛关注。Cu-MOFs可以用于构建基于其检测小分子，如葡萄糖和H₂O₂催化活性的生物传感器。

为了解决microRNA在低浓度下便能在纸芯片上进行检测的问题，信号放大显得尤为重要。然而，单独的纸芯片导电性非常差且不具有信号放大的功能。通过在纸纤维上连接比表面积大、导电性及生物相容性好的金、银、铂等贵金属纳米粒子增强界面导电性以及利用生物链杂交循环反应提高产生或加速产生信号分子的负载量，提高检测方法的选择性和灵敏度。由于铜金属有机框架材料具有优越的类酶催化性能，采用Cu-MOFs功能化的纸芯片分析器件检测实现信号放大，进而实现对microRNA的低含量检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在纸芯片上建立电化学分析检测方法并利用Cu-MOFs实现信号放大，进一步构建纸芯片传感器，用于血清试样中microRNA含量的高灵敏检测。

为了解决上述技术问题，本发明是通过构建一种金属有机框架材料实现信号放大的新型电化学纸芯片传感器，该纸芯片传感器的制备方法为：

（1）制备检测区域纸纤维表面修饰金纳米颗粒的纸芯片三电极体系，如附图1，附图2B所示；

（2）将预设计的发夹结构DNA 1链通过化学键作用力固定在检测区域的金纳米层，用封闭剂封闭电极表面的活性位点，如附图2B所示；

（3）滴加一定浓度microRNA或含有microRNA的血清试样在检测区域孵育，将预设计的发夹DNA 2链加入，DNA 2链与DNA 1链通过链杂交反应形成DNA 1-DNA 2不完全双链结构，microRNA可参与形成多个DNA链杂化结构的循环；

（4）制备DNA 3链、金纳米粒子、铜金属有机框架材料三者的复合材料（DNA 3-AuNPs@Cu-MOFs）；

（5）步骤（4）所得的复合材料通过DNA 3链和DNA 2链末端的链杂交反应修饰在电极上；