[发明专利]基于金属有机框架材料作为信号探针的核酸适配体电化学传感器

说明书

本发明涉及一种基于金属有机框架材料(MOFs)作为信号探针的核酸适配体电化学传感器，将其用于β‑淀粉样蛋白(Aβ)寡聚体的检测，属于功能纳米复合材料和生物传感器检测技术领域。本方法利用金纳米花(AuNFs)修饰的玻碳电极固定第一层核酸适配体，进一步识别Aβ寡聚体后结合第二层核酸适配体修饰的负载金纳米粒子的Cu‑MOFs(AuNPs/Cu‑MOFs)，从而形成夹心型电化学传感器用于检测Aβ寡聚体。AuNPs/Cu‑MOFs作为氧化还原介质可以直接检测Cu²⁺信号，不需要另外标记电化学活性分子，大大简化了检测步骤，提高测定的灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种基于铜基‐金属有机框架材料标记的夹心型核酸适配体电化学传感器及其制备方法，将其用于β‐淀粉样蛋白寡聚体的检测，属于新型功能纳米复合材料和生物传感器检测技术领域。

背景技术

金属有机骨架(MOF)材料由于具有多样的结构、固有的大比表面积、均匀的可调孔径和可拆剪的化学性质等特点被广泛应用于各个领域，如气体吸附、分离、传感器、药物输送以及催化。除此之外，基于MOFs构筑电化学传感器引起了人们的浓厚兴趣(L.T.Liu,Y.L.Zhou,S.Liu,M.T.Xu,ChemElectroChem,Doi:10.1002/celc.201700931)。与其他的改性剂相比，MOFs比较大的表面积可有效地提高传感器的灵敏度，其独特的结构和性质也可用于固定其他功能性分子。更为重要的是骨架的功能性不仅限于它自身的多孔性，还可以得益于自身金属的磁性、催化性、或者配体的手性或荧光性及两者的协同作用。例如由于Cu²⁺具有优异的氧化还原活性，可以利用Cu‐MOFs自身的电化学活性构建电化学传感器。且由于MOF中具有大量的Cu²⁺可以获得高的电化学信号从而提高测定的灵敏度，同时Cu‐MOFs大的比表面积还可以负载识别分子。因此，基于Cu‐MOF纳米材料的可控构筑将为提高测试的灵敏性提供新的契机。

阿尔茨海默病(AD)作为老年痴呆症中最常见的一种类型，是一种神经退行性疾病。目前尚无有效方法治愈此疾病，使其成为国家沉重的社会负担。虽然我们目前尚未完全了解AD的发病机制，但许多研究已经证明，该疾病是由于β‐淀粉样蛋白(Aβ)在脑组织中的沉积引起的。此外，Aβ不仅可以形成规则的纤维状聚集体，而且还可以形成高毒性的可溶性寡聚体，其在AD病理学中具有致病作用。因此，在生理条件下灵敏地监测Aβ寡聚体对于AD的早期临床诊断至关重要。实验室和医院目前用于检测溶液和脑组织中Aβ含量的现有技术昂贵且复杂，因此，电化学生物传感器作为一种简单、稳定、灵敏的替代方法已被应用于Aβ寡聚体的检测。基于抗体和Aβ寡聚体的高亲和力设计电化学传感器被用来检测AD患者脑中Aβ寡聚体的含量(A.J.Veloso,A.M.Chow,H.V.S.Ganesh,N.Li,D.Dhar,D.C.H.Wu,S.Mikhaylichenko,I.R.Brown,K.Kerman,Analytical Chemistry,2014,86,4901.)，然而抗体分子价格高昂。核酸适配体具有抗体类似的高亲和力和特异性，且方便合成和修饰。本课题组设计了抗体‐核酸适配体的夹心型类免疫电化学传感器测定Aβ寡聚体，具有较高的灵敏度和特异性(Y.L.Zhou,H.Q.Zhang,L.T.Liu,C.M.Li,Z.Chang,X.Zhu,B.X.Ye,M.T.Xu,Scientific Reports,2016,6,35186)；但是在此设计中仍使用了抗体，且核酸适配体修饰到金纳米颗粒表面需要进一步标记电化学活性分子引入电化学信号。为了将所设计的电化学传感器应用于AD患者体液中Aβ寡聚体的检测，需要进一步提高传感器的性能。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于Cu‐MOFs作为信号探针的夹心型核酸适配体电化学传感器及其制备方法。

本发明的目的之二是将该夹心型核酸适配体电化学传感器应用于Aβ寡聚体的高灵敏和高选择性检测。