[发明专利]一种锆基金属有机框架比色阵列传感器的制备方法及应用

说明书

本发明涉及了一种锆基金属‑有机框架和单链DNA修饰金纳米颗粒的比色阵列传感器的制备方法及应用。通过设计了6种不同的单链DNA序列修饰在金纳米颗粒表面，形成独特的传感器识别元件。新型材料锆基金属有机框架通过不同的分子间作用力，可以结合并沉淀单链DNA序列修饰在金纳米颗粒，在某些蛋白质或精液样本的加入后，可以加速或减缓他们的结合力，影响其聚集行为，从而产生可检测的信号。因此，我们可以认为这些识别元件与不同的靶标结合具有不同的相互作用，我们可以通过组合分析每个识别元件的比色响应，可以明显的检测不同的靶标。本发明可以简单高效地用于多种蛋白质及男性精液的比色阵列分析，为男性不育症的分析提供检测依据。

技术领域

本发明属于分析化学领域，尤其涉及一种锆基金属有机框架和单链DNA修饰金纳米颗粒的比色阵列传感器的制备方法及应用

发明背景

男性不育是困扰男性同胞的一种社会疾病，对精子活力的快速准确识别是诊断和制定针对性治疗策略的关键。除了已知因素外，仍然有30-45％患者，他们的精液参数异常的原因尚未查明，这些异常的发病案例统称特发性男性不育症。由于缺乏关于精液变量最直接样本的可用数据，尚未明确的确定正常范围的阈值。并且，因为样本的复杂性和多样性，给检测带来了很多限制。精液中蛋白组的检测在所有水平中具有重要的作用。但是，由于蛋白质和受体之间特异性结合相互作用的局限性，许多检测系统不能同时进行多重分析。考虑到医学诊断的不断增长的需求，快速，简单和灵敏的多种蛋白质分析方法而不是“锁定密钥”特定识别策略是迫切需要的。

基于阵列的生物传感器已经出现并替代了原有的基于特定分析物-受体结合的传感。这种方法能够以不同方式响应多种目标，以类似于哺乳动物嗅觉系统的方式生成每种分析物的独特指纹，呈现化学多样性。并且，这些独特的反应可以通过线性判别分析(LDA)进行分析，提供了一个多功能的系统，不仅可以检测单独个体，也可以区别混合的目标。金属有机框架(MOF)是一种快速发展的新型材料，越来越多地应用于多种功能性应用。最近有报道，锆基金属有机框架能够借助于Zr₆簇和DNA磷酸骨架之间的配位相互作用成功地与寡核苷酸结合。并且，MOFs结构含芳香族富电子配体可以通过π-π堆积和H键与单链DNA的相互结合。这些优越的性能表明MOFs或许具有巨大的潜力可以应用于精液分析的阵列传感。

发明内容

本发明的目的是提供一种锆基金属有机框架和单链DNA修饰金纳米颗粒相互作用的比色阵列传感器，用于多种蛋白质和男性精液的检测分析。

本发明主要结合了主要设计了6种不同的单链DNA序列修饰在金纳米颗粒表面，形成独特的传感器识别元件。锆基金属有机框架和单链DNA修饰金纳米颗粒富含多种官能团，他们之间具有不同分子间作用力，例如氢键吸引，静电相互作用以及其他与靶蛋白质相互作用时的化学键。锆基金属有机框架可以沉淀单链DNA修饰的金纳米颗粒，在某些蛋白质加入后，可以加速或减缓他们的结合力，影响其聚集行为，从而产生可检测的信号。因此，我们可以认为这些识别元件与不同的靶标结合具有不同的相互作用，我们可以通过组合分析每个识别元件的比色响应，可以明显的检测不同的靶标。本发明可以简单高效地用于多种蛋白质及男性精液的比色阵列分析，为男性不育症的分析提供检测依据。该比色阵列传感器的信号检测不需要昂贵的仪器设备，并且制备过程成本划算，使用过程操作简单，适用于即时检测中。

本发明的技术方案包括如下：

一种锆基金属有机框架和单链DNA修饰金纳米颗粒相互作用的比色阵列传感器，其特征在于包括锆基金属有机框架，单链DNA修饰金纳米颗粒。

其中，锆基金属有机框架子式符合UiO-66(Zr)-X物质中的一种，X可以为-NH₂、-NO₂、-(OH)₂、-Br、-COOH其中的一种。

其中，锆基金属有机框架大小为70-500nm。

其中，金纳米颗粒的尺寸为10-200nm。