[发明专利]一种检测5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种检测5‑羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法，所述光电化学生物传感器，包括：电极，依次修饰在电极表面的依次修饰在电极表面的硫化钨、聚多巴胺、巯基苯硼酸、5hmC、phos‑tag‑biotin和链霉亲和素。本发明利用硫化钨良好的光电活性和生物兼容性，聚多巴胺优良的电子供体性质和生物兼容性，phos‑tag‑biotin对磷酸基团的特异识别和结合性能，以及M.HhaI甲基转移酶催化的5hmC上羟甲基与巯基的特异反应，实现对5hmC的高灵敏性和高特异性检测。本发明方法可很好的消除5mC对5hmC检测的干扰。本发明的检测方法简单，实现了仪器小型化，且易于操作，仅对电极表面进行简单的处理，即可实现对5hmC的检测。

技术领域

本发明涉及光电化学分析技术领域，具体涉及一种检测5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法。

背景技术

5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸(5hmC)最早在1952年在噬菌体中被发现，它能被糖基转移酶介导糖基化修饰，从而使噬菌体基因组在进入宿主后能抵抗宿主限制酶的降解。但当时这一发现并没有引起足够的重视。2009年，研究人员发现5hmC在人、小鼠大脑及胚胎干细胞中有着丰富表达，羟甲基化的概念才又一次进入人们的视野并得到了重视。目前5hmC是继5mC被称为“第5个碱基”之后的“第6个碱基”。虽然5hmC的功能目前尚未完全明了，但它可能也是一个重要的表观遗传学标记，可能与去甲基化过程或转录调控有关。要了解5hmC在生物学功能，掌握5hmC在基因组DNA中的定量及定位的可靠数据是非常有必要的，但这项工作如今仍面临着巨大技术挑战，因为标准的生物化学方法不容易区分5mC和5hmC。

目前，用来检测5hmC的方法主要包括，薄层色谱、液相色谱-质谱联用技术、高效液相色谱-质谱联用技术、毛细管电泳-质谱联用技术、单分子实时测序等。这些方法都需要昂贵的仪器和繁琐的操作步骤，需要专业操作人员等缺点。而且，利用上述方法检测5hmC，很容易受到5mC的干扰。因此，建立简单、快捷、具有高灵敏性和高选择性的方法，实现对5hmC的检测是十分必要和急迫的。

光电化学分析是一种新兴的分析技术，具有电化学分析和光化学分析的优点。其利用光激发光电活性材料，产生光生电子和空穴。而光生电子则被电极捕获，产生电流。其激发光源和检测信号是完全不同的两种形式，这样可以有效地降低背景信号的干扰，从而极大地提高分析检测的灵敏度。硫化钨具有良好的光电活性和生物兼容性，在可见光激发下，可产生光电子，形成稳定的光电流。目前尚未有基于硫化钨的光电化学分析方法检测5hmC的报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种检测5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法，实现了对5hmC的高特异性和高灵敏性检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种检测5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器，包括：电极，依次修饰在电极表面的硫化钨、聚多巴胺、巯基苯硼酸、5hmC、生物素功能化的phos-tag(phos-tag-biotin)和链霉亲和素。

优选的，所述电极为ITO电极。

本发明的第二方面，提供上述光电化学生物传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)对电极进行预处理；

(2)将硫化钨修饰于步骤(1)处理后的电极表面；

(3)将聚多巴胺修饰于步骤(2)处理后的电极表面；

(4)将巯基苯硼酸修饰于步骤(3)处理后的电极表面；

(5)在M.HhaI的催化作用下，将5hmC修饰到步骤(4)处理后的电极表面；