[发明专利]一种基于DNA纳米管的电化学发光生物传感器及其制法和应用

说明书

本发明公开了一种基于DNA纳米管的电化学发光生物传感器；以及所述生物传感器的制备方法及其检测甲基化酶和黄曲霉素的分析应用。本发明的技术方案是利用DNA纳米管放大信号技术，设计了电化学发光生物传感器，通过“on‑off”检测模式，实现了对甲基化酶和黄曲霉素的灵敏分析。目标甲基化酶引发了发夹DNA的甲基化和剪切反应，将Ru(phen)₃²⁺标记的纳米管组装到电极上，实现了甲基化酶的电化学发光检测。进一步利用纳米管上的适体结合目标黄曲霉素，纳米管结构破坏释放出信号探针，对黄曲霉素进行ECL检测。该DNA纳米管为研制生物传感器检测多种目标开发了新的信号放大技术。

技术领域：

本发明涉及一种基于DNA纳米管的电化学发光生物传感器；以及所述生物传感器的制备方法及其检测甲基化酶和黄曲霉素的分析应用。

背景技术：

异常的甲基化酶和黄曲霉素会引发癌症[Chen,S.；Lv,Y.；Shen,Y.；Ji,J.et.al.ACS appl.Mater.interfaces.2018,10,6887-6894.]，因此定量检测甲基化酶和黄曲霉素十分重要。DNA具有理想的分子识别性能和精确的碱基配对能力[Zahid,M.；Kim,B.et.al.Nanoscale Res.Lett.2013,8,119.]具有可控粒径的DNA纳米管已经成为一种很有前景的纳米材料和分子诊断工具，可以通过多种灵活的方法制备[Maier,A.M.；Bae,W.et.al.ACS Nano.2017,11,1301-1306.]。DNA自组装方法具有可控性和结构的预测性[Surwade,S.P.；Zhao,S.；Liu,H.J.Am.Chem.Soc.2011,133,11868-11871.自组装的DNA纳米管可以进行药物输送[Wilner,O.I.；Orbach,R.et.al.Nat.Commun.2011,2,540–549.]。小分子探针可以扦插到DNA纳米管的双链中，研制生物传感器[Yao,W.；Wang,L.et.al.Biosens.Bioelectron.2009,24,3269-3274.]。Ru(phen)₃²⁺可以扦插于双链DNA的沟槽中作为ECL探针[Zhao,Y.；He,X.W.；Yin,X.B.Chem.Commun.2011,47,6419-6421.]。MB作为电化学探针可以通过π-π堆积作用与双链DNA结合[Gill,R.；Patolsky,F.；Katz,E.；Willner,I.Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,4630-4633.]。

电化学方法简单、快速、方便，电化学生物传感器在疾病诊断中引起了极大的兴趣[Hou,T.；Li,W.；Liu,X.J.；Li,F.Anal.Chem.2015,87,11368-11374.]。电化学发光背景低、灵敏度高、仪器简单、可控性好[Liu,Z.；Qi,W.；Xu,G.Chem.Soc.Rev.2015,44,3117-3142.]。利用Ru(phen)₃²⁺结合超支化滚环放大反应研制了电化学发光生物传感器检测基因突变[Zhang,Y.；Wang,L.X.et.al.Chem.Commun.2017,53,2910-2913.]

本工作中利用DNA纳米管放大信号技术，设计了电化学发光生物传感器，通过“on-off”检测模式，实现了对甲基化酶和黄曲霉素的灵敏分析。目标甲基化酶引发了发夹DNA的甲基化和剪切反应，将Ru(phen)₃²⁺标记的纳米管组装到电极上，实现了甲基化酶的电化学发光检测。进一步利用纳米管上的适体结合目标黄曲霉素，纳米管结构破坏释放出信号探针，对黄曲霉素进行ECL检测。该DNA纳米管为研制生物传感器检测多种目标开发了新的信号放大技术。

发明内容：

本发明的目的之一提供一种基于DNA纳米管组装Ru(phen)₃²⁺信号探针的电化学发光生物传感器；以及所述生物传感器的制备方法及其检测甲基化酶和黄曲霉素的分析应用。