[发明专利]一种高通量的光电化学酪氨酸酶传感器

说明书

酪氨酸酶催化氧化酚类化合物产生的醌类化合物可以通过醌氨反应共价键合到沉积了壳聚糖的PbS量子点修饰的光电极表面，这些醌类化合物作为电子受体大大抑制了PbS量子点的光生电子‑空穴的复合，从而使阴极光电流大大提高。利用这一原理构建了针对酪氨酸酶活性检测的光电化学酶传感器。此传感器不仅具备光电阴极的高选择性，同时，也具有无需将酶固定、高通量、高灵敏的优势。为阴极光电化学酶传感器的研制提供了新策略。

技术领域：

本发明涉及纳米分析检测领域，尤其涉及光电阴极在高通量酪氨酸酶传感器方面的应用。

背景技术：

建立简便、灵敏地基于酶催化反应的传感器一直是分析检测领域的一个重要研究内容。基于酶反应的高效、温和与特异性，酶传感器在酶的活性检测、酶反应的底物/抑制剂的检测，以及尤其重要的是，在很多生物亲和反应(如DNA杂交、免疫反应、核酸适配体-蛋白质识别反应等)为基础的生物分析方面[Créminon C,Taran F.Chem.Commun.2015,51:7996-8009.]具有广泛的应用。因此，酶传感器在基础科学研究和临床诊断方面具有很重要意义。

光电化学(PEC)作为一种新型的分析方法，具有设备简单、价格低廉、灵敏度高和易于微型化、快速化的特点，受到了越来越多的关注[Zhao,W.W.；Xu,J.J.；Chen,H.Y.Chem.Rev.2014,114:7421-7441；Zhao,W.W.；Xu,J.J.；Chen,H.Y.Chem.Soc.Rev.2015,44:729-741；Devadoss,A.；Sudhagar,P.；Terashima,C.；Nakata,K.；Fujishima,A.J.Photoch.Photobio.C 2015,24:43-63.]。目前，大多数PEC酶传感器是基于光电极表面修饰的光电化学活性物质和固定在电极表面的酶的生物催化反应中涉及的反应物/产物发生光电化学反应导致的光电流信号的改变而实现测定的。基于n型半导体材料形成的光电阳极和多种酶反应(例如，辣根过氧化物酶[Chen,D.；Zhang,H.；Li,X.；Li,J.H.Anal.Chem.2010,82,2253-2261.]，葡萄糖氧化酶[Tanne,J.；D.；Khalid,W.；Parak,W.J.；Lisdat,F.Anal.Chem.2011,83,7778-7785.]，碱性磷酸酶[Zhao,W.W.；Ma,Z.Y.；Xu,J.J.；Chen,H.Y.Anal.Chem.2013,85,8503-8506.]，β-半乳糖苷酶[Zhao,W.W.；Chen,R.；Dai,P.P.；Li,X.X.；Xu,J.J.；Chen,H.Y.Anal.Chem.2014,86,11513-11516.]，乙酰胆碱酯酶[Zhuang,J.Y.；Tang,D.Y.；Lai,W.Q.；Xu,M.D.；Tang,D.P.Anal.Chem.2015,87,9473-9480.])的相互作用实现了对多种目标物的分析检测。然而，这些传统的PEC酶传感器通常是将天然酶固定在电极表面进行检测的，其存在一些缺陷：①酶经由静电吸附、共价结合、包埋和交联等方法固定在电极表面的过程中可能会导致酶活性的降低/丧失；②酶作为生物大分子固定在电极表面后，产生较大的空间位阻，一定程度上会抑制信号物质(即酶反应过程中涉及的反应物/产物)与电极表面的光电活性材料的接触，从而会降低传感器的灵敏度；③酶固定在电极表面导致了光电分析时在一段时间内要么进行生物反应要么进行光电化学检测，不利于实现高通量检测。因此发展不需要将酶固定在电极表面的高通量PEC检测方法很有必要。