[发明专利]双功能仿生酶/氧化石墨烯复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种双功能仿生酶/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括：S1、将FeCl₃·6H₂O和PEI溶于K₃Fe(CN)₆中，搅拌，加热回流2～5h，所得混合物经离心、洗涤，得到PEI@PB纳米立方体；S2、将MnSO₄和DNA溶于水中，加热至50～80℃，再加入K₃PO₄和水，在50～80℃下搅拌1～2h，经离心后得到DNA@Mn₃(PO₄)₂；S3、将涂敷有GO的基板置于所述PEI@PB的溶液中，震荡2～3h，在EDC和NHS的催化下，得到PEI@PB/GO；S4、在所述PEI@PB/GO上涂PDMS，于60～90℃下加热，将PDMS/PEI@PB/GO从基板上剥离；再将所述DNA@Mn₃(PO₄)₂附着于GO另一面，即得到双功能仿生酶/氧化石墨烯复合材料。本发明还公开了所述双功能仿生酶/氧化石墨烯复合材料及其作为传感器地应用。本发明制得的双功能仿生酶/氧化石墨烯复合材料可用于构建ROS传感器，能够实时检测活细胞释放的H₂O₂和O₂^·‑。

技术领域

本发明涉及生物传感技术领域，具体涉及一种双功能仿生酶/氧化石墨烯 (GO)复合材料，其制备方法以及传感应用。

背景技术

活性氧(ROS)是生物有氧代谢的副产物，可介导细胞内信号传递，并且在调节细胞增殖、分化、衰老、凋亡等方面具有重要作用。ROS生成与消除的失衡，会引起氧化应激，过量的ROS将抑制细胞正常的生命活动。因此，ROS 不仅在众多生理学过程中发挥着重要的作用，并且与很多疾病包括癌症，心血管疾病，神经性疾病，糖尿病，慢性炎症等有关。过氧化氢(H₂O₂)和超氧负离子(O₂·^-)是ROS的两种主要成分。H₂O₂是最稳定的一种ROS，并且对细胞具有很强的毒性。它能透过细胞膜并进入细胞功能区引起蛋白质的氧化，细胞膜脂质过氧化，DNA碱基对及磷酸骨架过氧化等。此外，生物体内O₂·^-参与到机体老化、癌症、帕金森病和阿尔茨海默病等神经元退变疾病的发生与发展中。但是，H₂O₂和O₂·^-引起的细胞信号传导及其相互之间识别和功能的具体机理仍不清楚。因此，对活细胞释放H₂O₂和O₂·^-的原位实时检测，特别是高选择性、高灵敏地定量检测对于全面了解它们在细胞生理活动中的作用显得尤为关键，同时可提供可靠的疾病诊断依据。然而，由于其生物半衰期极短、反应活性高、浓度低等特点，ROS的原位实时检测至今依然是一个巨大的挑战。因此，构建高灵敏、高选择性检测平台对原位实时检测ROS至关重要。

石墨烯是由单层碳原子通过sp²杂化成键形成的蜂巢晶体结构二维片状材料，表现出一系列独特的性能，自2004年被Novoselov等人报道以来，对石墨烯及其衍生物纳米结构的组装和设计已被广泛报导并投入各种应用中，如燃料电池、超级电容器、光催化、电化学传感器、电池等。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一种重要衍生物，因表面含有大量功能性基团而赋予其许多优良特性如导热性、亲水性、分散性以及与其他材料复合时的兼容性等。而功能化的氧化石墨烯将其修饰于电极之上，从而搭建所需传感检测平台，能够实现高灵敏度、特异性的分子检测和分析。

发明内容