[发明专利]一种用于检测病毒的电化学传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种检测病毒的电化学传感器、制备电化学传感器的方法、一种检测病毒的装置及运用上述电化学传感器检测病毒的方法。一种用于检测病毒的电化学传感器，包括：基片，位于所述基片部分表面的工作电极层，位于所述工作电极层表面的电子介体层，位于所述电子介体层背向工作电极层的表面的敏感膜；参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；位于所述参比电极层和所述工作电极层上方的样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。上述电化学传感器能够快速、准确和灵敏地检测SARS‑CoV‑2。

技术领域

本发明涉及微生物检测领域，具体涉及一种用于检测病毒的电化学传感器及其制备方法。

背景技术

2019年冠状病毒病(COVID-19)是由SARS-CoV-2引起的一种新型传染病。 SARS-CoV-2比其他两种著名冠状病毒SARS-CoV和MERS-CoV具有更强的人传人能力，常导致无症状感染，增加了发现新感染的难度，促进了病毒的传播。为检测SARS-CoV-2，开发了血清学、抗原、核酸等多种诊断方法，在抗击COVID-19 大流行中发挥了重要作用，基于实时PCR(qPCR)的检测方法具有较高的灵敏度和特异性，被公认为全球范围内SARS-CoV-2感染确认的金标准。对精密设备的高度依赖性和相对耗时(约1.5-2h)限制了其检测能力以满足快速检测的需求筛查疑似感染和密切接触。

电化学核酸传感器具有无标记、灵敏度高、易于集成和分析物量少等优点，电生物传感器的一个重要特点是可以直接检测被测样品反应过程中产生的电信号，而不受光传输行为的影响。因此，电学方法在基因序列、肿瘤变异、分子诊断和科学研究等领域有着特殊的应用价值，与光学方法相比，电学方法为体外诊断、体格检查乃至个性化医疗提供了另一个巨大的潜力。作为一种无标记敏感平台，基于电学方法的核酸传感可以方便地与可扩展通道和信号传感器集成。特别是电传感器与无标记检测的纳米系统相结合可以应用于传感领域，选择性地，具有高灵敏度、长时间测量稳定性、易于集成、体积小等优点的平面柔性生物传感器近年来引起了科研领域的广泛关注考虑到纳米材料的优点，如高效的电荷载流子传输、大的比表面积和小尺寸、低维的材料，如石墨烯、碳纳米管等，而硅纳米线一般是通过充放电过程反馈来探索和应用于储能、生物运动和生物传感等领域。这些纳米材料具有一定或全部的超高载流子迁移率、高效电子导电性、高内增益、良好的生物相容性等特点，近年来得到了广泛的应用。其中，一维碳纳米管(1D-CNTs)是一种具有优良的载流子输运性质和极高的离子电子俘获和跃迁长径比的星型纳米材料之一。基于碳纳米管的生物电传感器可以通过自身的信号传感器，对反应体系中功能化表面的离子变化进行低噪声检测。因此，基于碳纳米管的电传感技术对于高灵敏度的无标记核酸诊断非常有吸引力。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的检测病毒(如 SARS-CoV-2)时间长、准确度低、灵敏度低的缺陷，从而提供一种检测病毒的电化学传感器、制备电化学传感器的方法、一种检测病毒的装置及运用上述电化学传感器检测病毒的方法。

一种用于检测病毒的电化学传感器，包括：基片，位于所述基片部分表面的工作电极层，位于所述工作电极层表面的电子介体层，位于所述电子介体层背向工作电极层的表面的敏感膜；参比电极层，所述参比电极层位于所述工作电极层的侧部；位于所述参比电极层和所述工作电极层上方的样品承载容器，所述样品承载容器中适于放置待测样品。

可选的，所述敏感膜为含有离子载体和离子交换剂的聚合物膜；优选的，所述离子载体和所述离子交换剂中的离子指的是同种离子；离子载体和离子交换剂的比例为(100-300)：0.3-1.5，比例关系为mg/ml；所述电子介体层所用材料为碳纳米管、石墨烯、纳米金或纳米铂黑。

可选的，所述聚合物膜为聚氯乙烯(PVC)膜、聚氨酯(PU)膜、聚醋酸乙烯(PVA)膜或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜；所述离子载体为钠离子载体、氢离子载体、钙离子载体或钾离子载体；所述离子交换剂为聚苯乙烯、纤维素、琼脂糖或四硼酸钾；优选的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管，所述碳纳米管的直径为1nm-20nm。