[发明专利]一种时间分辨型荧光传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种时间分辨型荧光传感器及其制备方法和应用，其传感器由Mn@ZGNPs氧化物与多巴胺构成，将该传感器与缓冲溶液和生物硫醇混合，利用生物硫醇抑制多巴胺氧化聚合的原理，使用酶标仪中时间分辨荧光检测的功能获得响应信号。由于不同生物硫醇的还原性差异导致多巴胺的自氧化聚合行为受到不同程度的抑制，因此，该Mn@ZGNPs氧化物在不同浓度不同生物硫醇条件下可获得不同的时间分辨荧光信号。最后用主成分分析（PCA）的方法分析获得时间分辨荧光信号，实现了对谷胱甘肽、L‑半胱氨酸、D‑半胱氨酸和同型半胱氨酸等生物硫醇的区分和检测。本发明能够对4种生物硫醇区分和检测，还可实现人体尿液和唾液中生物硫醇的半定量检测。

技术领域

本发明属于生物传感分析检测领域，涉及一种有机-无机杂化传感器，用免标记的时间分辨荧光方法实现了对人体内常见生物硫醇的区分及检测。

背景技术

氧化应激是造成神经退行性疾病的重要因素之一。在正常情况下，活性氧的产生和抗活性氧水平两者处于平衡状态，活性氧积蓄过多导致攻击机体的反应即为氧化应激反应。氧化应激是指由于自由基过度产生或得不到及时清除，体内氧化与抗氧化作用两者失衡，导致机体的细胞和组织被损伤。自由基是具有未配对电子的原子或原子团，主要有超氧阴离子自由基（O₂^-•）、过氧化自由基（ROO•）、羟自由基（OH•）、一氧化氮（NO）和过氧化氢（H₂O₂）等。这些自由基可以使生物膜的不饱和脂肪酸发生过氧化而影响膜的结构和功能，攻击蛋白质使之发生交联而改变酶的功能或DNA损伤引起突变，导致生物大分子功能和结构损伤、细胞破坏或死亡。活体生物在防御系统中已开发复杂抗氧化系统阻碍活性物质以减少氧化应激对细胞或器官的损伤。

抗氧化剂是一类能帮助捕获并中和自由基，从而祛除自由基对人体损害并防止氧化应激产生的一类物质，在神经退行性疾病研究中具有重要意义。抗氧化剂包括各种大分子、酶和小分子，如谷胱甘肽（GSH）、半胱氨酸（Cys）、抗坏血酸（AA）、α-维生素E、β-胡萝卜素、泛醌-10、蛋氨酸和胆红素。这些硫醇化合物在植物重金属解毒中也发挥重要的作用。由于不同抗氧化成分在生物体液中具有协同作用，最常见的测量个体的抗氧化成分策略之一是通过测量总抗氧化能力来评估自由基-抗氧化剂在生物系统的平衡。因此，建立快速、有效的抗氧化剂分析方法对于生命科学和食品科学分析具有很好的理论和应用研究价值。

聚多巴胺（Polydopamine, PDA）是一类聚合物纳米材料，它通过多巴胺自身在一定的氧化条件或者碱性条件下发生自聚合，生成一系列具有不同分子量的低聚物。这些低聚物通过去质子化和分子间迈克尔加成反应进一步氧化和聚合，发生交联反应生成分子量较高的聚合物。通过多种非共价键的协同作用, 多巴胺、多巴胺氧化产物及其低聚物、高聚物在溶液中可自发组装形成不同形态结构的组装体, 这一组装体就是聚多巴胺。近年来，研究发现聚多巴胺具有独特的物理及化学性质、良好的粘附性、良好的生物相容性和生物可降解性, 因而被广泛地应用于纳米材料的表面修饰和改性、生物传感器和电化学传感器的构建、细胞活体成像以及金属离子的检测等领域。其中，基于聚多巴胺纳米颗粒的荧光传感平台在核酸分析方面的应用引起了研究者的关注。同时，聚多巴胺是一种类似于石墨烯的新型的聚合物纳米材料，也可以用作超薄纳米材料。