[发明专利]一种多晶金免疫传感器及其在新型冠状病毒核衣壳蛋白检测中的应用

说明书

本发明公开了一种多晶金免疫传感器及其在新型冠状病毒核衣壳蛋白检测中的应用。所述多晶金免疫电化学阻抗传感器由多晶金叉指电极与特异性生物识别材料经共价偶联形成，多晶金叉指电极包括晶型为111晶向、200晶向和220晶向的金电极。本发明多晶金免疫电化学阻抗传感器是一种具有生物活性稳定、电化学阻抗信号响应灵敏、可特异性识别并捕获人血清中的COVID‑19核衣壳蛋白的阻抗型电化学免疫传感器，其中，特异性生物识别材料为抗COVID‑19‑N‑Protein的鼠源单克隆抗体，该多晶型金电极具有表面粗糙、比表面积大、生物亲和性好、易于抗体修饰、抗体载量大的特征，所制备出的多晶金免疫阻抗传感器对人血清中的COVID‑19‑N‑Protein具有特异性识别及捕获能力。

技术领域

本发明涉及一种多晶金免疫传感器及其在新型冠状病毒核衣壳蛋白检测中的应用，属于有害物检测技术领域。

背景技术

微纳米金结构材料广泛应用于纳米材料学、微电子学、生物传感器系统等领域，电化学沉积技术是一项普遍应用于金薄膜形成和纳米微结构构造的技术手段。通过调整脉冲电镀的峰值电流密度、脉冲频率及占空比可以实现对微纳米结构的金的调控生长，从而制备出晶粒结构微小、尺寸分布均匀、低孔隙率的金镀层。相比于对比直流电镀方法，脉冲电镀的总体电流总量一定，其峰值电流密度比直流电镀的电流密度高几倍至十几倍。从而使电化学沉积期间吸附的金原子数量远髙于直流沉积时间内的金吸附数量，导致金晶体的成核速率快于生长速率，从而形成细小的微晶粒结构。此外，断电期间金离子会富集到扩散层中，可直接提高下一个电化学沉积周期中的极限电流密度，更利于形成致密的电镀层。通过小电流作用可在沉积处形成单晶向的金晶粒，使金晶粒生长为多晶取向且表面粗造的结构，达到提高金电极对生物识别材料的有效偶联数量的目的。

COVID-19病毒作为单股正链RNA病毒，在已确定的读码框架中，核衣壳蛋白(Nucleocapsid protein,N-蛋白)作为新型冠状病毒自身的重要结构蛋白存在于成熟的病毒颗粒内，且N-蛋白和RNA链的结合部位处于病毒颗粒的核心。N-蛋白在新型冠状病毒的复制过程中主要发挥两方面的作用：①病毒包装的过程中，在病毒RNA与膜蛋白(MembraneProtein)相互作用下，使病毒RNA和N-蛋白复合体组装进病毒的衣壳中；②在病毒RNA的转录和复制过程里通过和mRNA相互作用，进一步能影响病毒RNA的转录和复制。鉴于COVID-19中的N-蛋白与其致病性密切相关，且自身拥有很强的免疫原性，能在病毒感染的过程中大量表达等特性，使N-蛋白成为“新冠肺炎”病毒的抗体诊断和疫苗研制的理想靶点。基于此病毒核衣壳靶点，基于免疫电化学传感器检测平台，实现对人血清中COVID-19-N的精确定量，对疾病的早期监控和遏制疾病传染有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种多晶金免疫传感器，能够实现对COVID-19病毒核衣壳蛋白的检测，具有检测信号灵敏、阻抗信号响应迅速稳定、检测方法靶向性高、特异性捕获能力强的优势。

本发明提供的多晶金免疫电化学阻抗传感器，由多晶金叉指电极与特异性生物识别材料经共价偶联形成。

所述多晶金叉指电极包括晶型为111晶向、200晶向和220晶向的金电极。

所述多晶金叉指电极的尺寸为(2500μm～3000μm)×(5.0μm～10.0μm)×(100nm～150nm)；

叉指间隔为5.0～15.0μm。

所述特异性生物识别材料为单克隆抗体、多克隆抗体、基因工程抗体或核酸适配体，本发明具体实施方式采用的是抗COVID-19核衣壳蛋白的鼠源单克隆抗体。

本发明进一步提供了所述多晶金免疫电化学阻抗传感器的制备方法，包括如下步骤：

S1、在二氧化硅晶圆上依次制备Cr金属层和Au金属层；

S2、在所述Au金属层上旋涂负性光刻胶，经曝光得到工作电极图形，经显影得到凹槽形状的叉指阵列微电极区域；