[发明专利]一种无共反应试剂的生物传感器、制备方法、试剂盒、使用方法及应用

说明书

本发明公开了一种无共反应试剂的生物传感器、制备方法、试剂盒、使用方法及应用，涉及电化学发光技术领域。其包括电极，电极上修饰有PFBT的聚合物纳米材料，PFBT的聚合物纳米材料通过与生物复合酶形成酰胺键共价交联；生物传感器不含有共反应试剂和标记物；生物复合酶为能催化底物产生过氧化氢使电极ECL猝灭的复合酶。这种无共反应试剂型的ECL策略可以避免由于外加物质或溶解的O₂作为共反应试剂而导致的缺点。通过生物复合酶诱导的反应释放H₂O₂，H₂O₂对PFBT PNPsECL产生猝灭作用，该无共反应试剂型ECL酶生物传感器有利于环境监测和生物分析。

技术领域

本发明涉及电化学发光技术领域，具体而言，涉及一种无共反应试剂的生物传感器、制备方法、试剂盒、使用方法及应用。

背景技术

电化学发光(ECL)作为一种新的技术，由于响应快，灵敏度高，成本低，易于控制，因此在生物分析，环境监测和临床诊断中引起了广泛关注(Chinnadayyala等，2019)。在ECL检测中，对目标的高灵敏度检测不仅取决于发光体的高发光效率，还取决于有效的信号切换模式。

为了实现发光体高的ECL效率，通常需要加入共反应试剂。应用共反应试剂的常用策略有其自身的缺点。例如，直接向检测溶液中加入共反应试剂会改变测试系统的微环境，导致ECL检测的重复性和稳定性差(Jiang等，2019；Wang等，2009)。在电极表面上固定共反应试剂可能涉及复杂的预处理过程。共反应试剂很容易从电极表面泄漏(Muzyka等，2017)。使用溶解氧(O₂)作为共反应试剂也会由于其浓度的不确定性而遇到差的重复性和稳定性问题，因为它容易受到温度和压力的影响(Kitte等，2017；Wang等，2012)。此外，大多数共反应试剂对环境有害，并且不适合在特定的测试溶液(例如胞质溶胶)中进行检测。因此，开发不包括外加物质或溶解的O₂作为共反应物的ECL系统具有重要的意义。

此外，寻求优异的ECL发光体也是解决ECL效率低的关键。目前用于生物分析的ECL发光体包括：鲁米诺(Wang等，2019)，钌(II)三(2,2'-联吡啶)(Ru(bpy)₃²⁺)(Qin等，2018)，量子点(Stewart等)，石墨烯氮化碳(g-C₃N₄)(Sha等人，2019)和金属纳米团簇(Zhou等人，2018)。然而，这些ECL发光体通常需要外加物质或溶解的O₂作为共反应试剂以获得令人满意的结果，且常规的ECL发光体的发光效率和稳定性均有待提高。

ECL信号切换包括“信号接通”和“信号关闭”(Zhou等，2018)。为了实现信号关闭状态，常用的策略包括：(1)将淬灭剂(如二茂铁(Zhou等，2017)或多巴胺(Gu等，2019)直接引入ECL系统；(2)应用ECL共振能量转移(ECL-RET)(Fu等，2019)；(3)通过沉积或生物识别反应的空间位阻来抑制ECL发射(Zhu et al。，2017)；(4)利用基于核酸的切割策略(Chen等，2015)。在上述策略中，引入二茂铁和多巴胺作为ECL猝灭剂通常涉及繁琐的标记和纯化程序。ECL-RET是一个依赖于距离的过程，它受到RET供体-受体对的选择以及供体和受体之间的距离的限制(Fu等，2019)。而基于空间位阻的策略，其灵敏度不能满足高灵敏度分析的要求。基于核酸的切割策略，剪切效率将受到剪切条件的极大限制，例如温度，时间和复杂的预处理过程。因此，选择合适的ECL信号切换策略显得尤为必要。