[发明专利]基于Au-Se界面的SERS传感器用于超灵敏高保真生物分子定量检测

说明书

本发明涉及基于Au‑Se界面的SERS传感器用于超灵敏高保真生物分子定量检测。修饰有TAMRA的SeH‑多肽链通过Au‑Se组装到AuNPs表面，由于表面等离子体共振效应TAMRA表现出极强的拉曼信号，当MMP‑2存在时，肽链被活化的MMP‑2切割，TAMRA信号分子远离AuNPs导致拉曼信号降低。与Au‑S拉曼纳米探针相比，Au‑Se SERS传感器具有更好的抗生物硫醇干扰。本发明采用了一种新型的键合方式形成更稳定Au‑Se的SERS传感器，可为复杂生理体系中的生物分子的高灵敏、高保真检测提供新策略。其中，一种修饰有内标的核壳结构的SERS传感器可用于细胞活体的绝对定量检测。

技术领域

本发明属于生物检测和拉曼检测技术领域，具体涉及基于Au-Se界面的SERS传感器用于超灵敏高保真生物分子定量检测。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

复杂的生物体系中生物分子的准确定量是生物学和分析化学等领域共同关注的重要问题。由于很多生物分子在生物体内含量较低，常用检测方法的低灵敏度成为检测低含量分子的瓶颈。此外，生物体内生理环境复杂、物质含量种类多，这对低含量生物分子的高保真检测造成了非常大的挑战。因此，发展高灵敏、高保真的生物分子检测方法一直我们追求的目标。

表面增强拉曼散射(SERS)可通过电磁增强和化学增强的共同作用对拉曼信号分子实现10⁶-10¹⁴的信号增强。因此，基于SERS构建的生物传感器为实现生物分子的高灵敏检测提供了极具潜力的解决途径。此外，拉曼信号分子的官能团可对应出现多个拉曼峰。因此，可以通过一个变化的信号峰和不变的内标峰进行比率检测，应用于复杂生物体系中生物分子的定量检测。目前，常用于构建SERS生物传感器的基底是Au和Ag。两者都表现出长期稳定性、高效的SERS增强和易于尺寸控制等优势。虽然与Ag相比Au基底显示出更强的SERS信号，但是Ag易氧化生成高毒性的Ag⁺，妨碍了它在活体生物分析的应用。相比之下，Au更易于表面功能化并且具有非常好的生物相容性，其在生物小分子，DNA，蛋白质等生物大分子以及细菌，细胞分析方面皆展示了广泛的应用价值。对于SERS增强及高保真检测来说，增强基底以及基底与分子的连接方式尤为重要。目前，常用的Au与拉曼信号分子的组装方式有两种：一是Au通过物理吸附连接拉曼信号分子，但是这种方法对探针的吸附量难以控制，且复杂环境也会影响其稳定性。另一种是Au通过化学键连接拉曼信号分子。其中，基于Au-S键连接是构建SERS生物传感器是最常用的方式，如对小分子拉曼探针、DNA的SH-修饰以及利用多肽或蛋白质的天然SH-与Au进行连接，可构建应用于生物小分子、DNA和蛋白质以及生物环境如pH等多种SERS生物传感器，在体液、细胞等复杂体系中进行拉曼检测应用。但是生物体中含有大量的生物硫醇类物质(例如谷胱甘肽等)，而高浓度的生物硫醇类物质易通过配体交换反应取代通过Au-S连接的拉曼探针，破坏SERS生物传感器，干扰实验的可靠性和真实性，影响生物分子的高灵敏准确定量。因此，开发一种稳定的Au与探针分子的连接方式，构建抗生物硫醇干扰的SERS传感器，对准确定量检测生物体中生物分子极为重要。

作为硫族元素的成员，较重的Se原子与S原子相比，具有更大的极化率，SERS增强会更明显。与Au-S键相比Au-Se键的能带宽，有利于电子从Au到其硒醇修饰分子的转移，得到更稳定的Au-Se键。从而可以解决SERS传感器的不稳定性问题。有报道利用Au-Se键代替Au-S键构建纳米探针应用到了生物荧光分析中，但是依然不能解决低含量分子的在体高保真定量检测。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种高保真定量检测Au-Se SERS传感器用于复杂体系内生物分子超灵敏定量检测的方法。利用本发明可以避免生物硫醇类物质的干扰，用于生物分子的超灵敏高保真检测，并且可以实现细胞内生物分子高保真绝对定量检测，具有良好的实际应用之价值。