[发明专利]基于石墨烯生物传感器检测鸟嘌呤核糖开关亲和力的方法

说明书

本发明公开了基于石墨烯生物传感器检测鸟嘌呤核糖开关亲和力的方法，其石墨烯生物传感器由玻璃基底和石墨烯层组成，所述玻璃基底的上表面两侧设有氧化铟锡(ITO)，两侧氧化铟锡的部分上表面被石墨烯层覆盖，一侧未被石墨烯覆盖的部分作为源级，另一侧未被石墨烯覆盖的部分作为漏级。本发明的方法无需标记，操作简单，使用方便，并且在较低的使用电压下具有较高的选择性和特异性，安全性好。

技术领域

本发明属于核酸检测技术领域，涉及一种基于石墨烯生物传感器检测鸟嘌呤核糖开关亲和力的方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

核糖开关(Riboswitch)是一类位于非编码mRNA特定区域上的能够直接结合小分子代谢物并通过构象变化以调控基因表达的RNA结构元件。核糖开关具有高度保守性，可以折叠成带有口袋的复杂的三维结构，与配体结合的相互作用具有高特异性和选择性，使其成为新一类核酸药物和新型抗生素的靶标。对于核糖开关检测可为分子生物学研究和遗传病诊断提供非常有用的信息，这也对生命科学具有重要意义。

目前，传统的生物分子相互作用检测技术主要包括荧光标记，等温滴定，表面等离子体共振和石英晶体微量天平。然而，这些方法比较耗时，步骤复杂，灵敏度低和检测范围有限。因此，迫切需要找到一种有效而简单的检测生物分子相互作用的方法，用于鸟嘌呤核糖开关和配体之间的识别。近年来，采用碳纳米管(CNTs)，硅纳米线和石墨烯制备的场效应晶体管纳米生物传感器在灵敏度，选择性和检测范围方面表现出了高性能。其中，石墨烯场效应晶体管(G-FET)因其石墨烯的优异性能而在生物传感器中引起了广泛关注。在纳米材料中，石墨烯是一种二维平面薄膜，具有许多独特的性质，如高载流子迁移率，高透明度，化学稳定性和易于官能化等。石墨烯的这些独特性质在检测生物分子的场效应晶体管生物传感器应用上具有广阔的发展空间。

发明内容

本发明的一方面是提供一种检测鸟嘌呤核糖开关亲和力的石墨烯生物传感器，该石墨烯生物无需标记，操作简单，使用方便，并且在较低的使用电压下具有较高的选择性和特异性，安全性好。

本发明关于这方面检测鸟嘌呤核糖开关亲和力的石墨烯生物传感器的技术方案为：

一种检测鸟嘌呤核糖开关亲和力的石墨烯生物传感器，由玻璃基底和石墨烯层组成，所述玻璃基底的上表面两侧设有氧化铟锡(ITO)，两侧氧化铟锡的部分上表面被石墨烯层覆盖，一侧未被石墨烯覆盖的部分作为源级，另一侧未被石墨烯覆盖的部分作为漏级。

本发明的另一方面提供了一种上述石墨烯生物传感器的制备方法，在金属基底上制备石墨烯层，在石墨烯层的上表面涂胶，再将金属基底刻蚀去除使石墨烯层的下表面露出，然后将涂胶的石墨烯层转移到玻璃基底上，使石墨烯的下表面覆盖玻璃基底上表面两侧的氧化铟锡，再放置到有机溶剂中将胶溶解去除，即可获得。

本发明的第三方面提供了一种基于石墨烯生物传感器检测鸟嘌呤核糖开关亲和力的方法，将上述石墨烯生物传感器接入检测电路，鸟嘌呤核糖开关通过1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯连接到石墨烯上表面，然后向固定有鸟嘌呤核糖开关的石墨烯层上添加含有嘌呤配体的不同浓度的溶液，通过检测栅极电压变化即可获得嘌呤配体与鸟嘌呤核糖开关的亲和力。

本发明的原理为：选用石墨烯为导电层制备生物传感器，以鸟嘌呤核糖开关为探针将其固定在生物传感器件导电沟道，让配体溶液在导电沟道表面流过，由于碱基互补配对原则，配体通过探针吸附在导电沟道表面，使导电材料表面电势发生变化，通过电路系统记录电势变化，从而传输探针与配体相互作用的电化学信号。

本发明的有益效果为：

1.传统的检测技术比较耗时，步骤复杂，灵敏度低和检测范围有限，本发明技术无需标记，操作简单，周期短，检测灵敏度高。