[发明专利]一种用于比率荧光检测的固定化酶反应器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于比率荧光检测的固定化酶反应器及其制备方法，该固定化酶反应器是在表面胺基化的介孔二氧化硅纳米颗粒孔道内装载荧光素后，在其表面修饰量子点，然后包覆一层ZIF‑8，形成核壳结构复合纳米粒子，再以该核壳结构复合纳米粒子为载体固定化酶。本发明有效的将荧光素用量子点封装在介孔二氧化硅孔隙中，形成了比率荧光体系，并以ZIF‑8作为过渡层将比率荧光体系保护在其中，且其表面未饱和Zn²⁺可以有效的修饰生物酶，形成固定化酶反应器。本发明固定化酶反应器制备方法简单，可根据固载酶的不同，基于比率荧光检测不同的酶解底物，且用于实际样品检测时无需加入额外试剂，具有检测成本低、快速简便、灵敏度高、准确性和特异性好等优点。

技术领域

本发明属于生物传感技术领域，具体涉及一种用于比率荧光检测的固定化酶反应器及其制备方法。

背景技术

胆固醇和脂肪酸酯是神经和脑细胞中重要的化合物，它们是其他生物材料的前体，如胆酸和类固醇激素。没有胆固醇，脑细胞就不能发送信息给我们身体的器官。胆甾醇是类固醇激素、维生素D和胆汁的前体，然而，保持人体胆固醇水平在一定范围内是至关重要的。在正常情况下，人体血清中的胆固醇浓度应低于200mg·dL^-1，任何高于240mg·dL^-1的血清水平都表明血液中胆固醇含量过高。高胆固醇水平会对血管造成损害，导致心血管疾病、动脉硬化、心脏病、中风、冠状动脉疾病、脑血栓和其他疾病。然而，低浓度的胆固醇会导致低胆固醇血症，这可能导致出血性中风。迄今为止，已经提出了许多先进的生物传感器设计方案选择性检测血液中的单一分析物用于几种疾病诊断和治疗。有几种方法已经用来检测胆固醇，如电化学方法、薄层色谱法、高效液相色谱法、光学法、极谱法、比色法、光子晶体和荧光分析法。在这些方法中，荧光分析法应用于胆固醇检测化验具有简单、快速、灵敏度、时空分辨率、线性范围宽等优点。

为了获得更准确的读数，比率荧光测定法已经引起了相当大的关注。通过对两种波长荧光强度的变化进行检测，对环境条件的内建校正，可以通过测量荧光强度的变化来检测分析物，从而达到提高灵敏度和准确度的目标。量子点(QDs)由于其宽的吸收和窄的，尺寸可调的发射而优于有机荧光团，这使得它可以通过单波长的激发实现不同波段的辐射。因此，QDs具有五彩荧光体系构建的优越。在过去的几年里，基于双色QDs系统的荧光纳米探针已经成功地开发出了用于视觉和灵敏的检测金属离子。

近年来，介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)由于其独特的孔径、大容量、化学和热稳定性以及在水溶液中的可分散性，被认为是一种可控释放的智能载体材料。此外，具有高表面硅烷醇的MSNs有利于各种表面反应和生物分子的结合(Zhang,P.；Cheng,F.；Zhou,R.；Cao,J.；Li,J.；Burda,C.；Min,Q.；Zhu,J.Angew.Chem.,Int.Ed.2014,53,2371–2375.)。另一方面，由金属离子(或团簇)和有机桥接体组成的金属-有机框架(MOFs)由于其高孔隙体积、高比表面积和高度有序的晶体多孔网络而引起了相当多的研究关注(Cook,T.R.；Zheng,Y.R.；Stang,P.J.Chem.Rev.2013,113,734–777.)。最近，通过将纳米粒子(NPs)封装在MOFs中，形成了核壳NP@MOF纳米复合材料，进一步扩展了MOFs的潜在应用。在MOFs中加入NPs是一种非常有趣的现象，因为它能让MOFs和某些类型的NPs具有新的化学和物理特性，如更高的表面积、可调的孔隙度和光致发光特性(Wang,K.；Li,N.；Zhang,J.；Zhang,Z.；Dang,F.Biosen.Bioelectron.2017,87,339–344)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于比率荧光检测的固定化酶反应器，以及该固定化酶反应器的制备方法。