[发明专利]一种生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物传感器及其制备方法和应用，属于传感器领域。所述生物传感器的组成包括：负载核酸适配体Apt‑1的稀土上转换纳米材料、修饰有荧光染料的核酸适配体Apt‑2以及含有金属离子的缓冲液。本发明通过将能特异识别TSH的核酸适配体分为Apt‑1、Apt‑2，并在能量供体上转换纳米材料上修饰Apt‑1，在Apt‑2上修饰能量受体四甲基罗丹明。在靶标物TSH存在时，核酸适配体可特异性识别并结合TSH并形成发卡结构，从而拉近UCNPs及TAMRA之间的距离，在980nm近红外光的激发下发生荧光共振能量转移。本发明所制备的生物传感器能够用于低浓度TSH的检测，检测限低至0.07647mU/L。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是涉及一种生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

促甲状腺激素（TSH）是人体内必需的激素，是脑垂体中促甲状腺细胞分泌的糖蛋白。它刺激甲状腺激素的合成和分泌，包括三碘甲状腺原氨酸（T3）和四碘甲状腺原氨酸（T4），T3和T4激素的值和平衡对人体代谢过程十分重要。除此之外，TSH水平低，血清T4、T3浓度正常，可作为亚临床甲亢的指标。甲亢虽然是一种无症状的疾病，但未经治疗的亚临床甲状腺机能亢进症会导致严重的后果，包括心力衰竭、房颤、心功能障碍、神经精神症状、骨质疏松症和明显的甲状腺机能亢进症。显性甲状腺功能亢进症的特征是TSH活性低，而甲状腺激素：包括 T3、T4，两者同时升高。也有研究报道，垂体瘤的TSH水平明显高于正常水平；另外，TSH也是甲状腺癌早期诊断的生物标志物。如果一个人体内碘含量不足，身体会增加TSH的产生，从而增加碘的捕获，因此该情况下的TSH水平升高可能提示甲状腺功能减退。相反，TSH水平降低可能提示甲状腺功能亢进。除此之外，儿童甲状腺功能减退症（即TSH水平升高）最常见的病理状态是地方性的克汀病，在这种病中，儿童的生理和心理发育遭受严重的影响。成人甲状腺功能减退症（即TSH水平升高）可导致基础代谢率降低、体温过低和冷耐受不良。甲状腺机能亢进可导致Graves病，一种类似TSH自主神经紊乱的疾病。因此，TSH的早期检测对相关疾病诊断的重要性不言而喻。

免疫医学方法已被开发用于检测TSH活性且敏感性尚可接受，然而， TSH活性的检测通常需要依赖于目测或更精密的反射率传感器，极低TSH活性的检测（0.4 mU/L）往往是不易测量的，而成年人正常的TSH水平是0.3-5 mU/L。基于这一事实，虽然大多数TSH免疫学检测法已集中于甲状腺功能减退症的检测，但是其只是适用于较高浓度水平TSH的检测；且由于TSH的量程值很低，因此测定人血清中TSH的方法很困难。

因此，开发一种适用于低浓度水平TSH检测的、准确性高、精密度高且对TSH有快速监测能力的生物传感器，对医学检测领域具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物传感器及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，使其能够用于低浓度水平TSH的检测，提高检测的准确性、精密度、灵敏度和检测速率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种生物传感器，所述生物传感器的组成包括：负载核酸适配体Apt-1的稀土上转换纳米材料、修饰有荧光染料的核酸适配体Apt-2以及含有金属离子的缓冲液。

进一步地，所述稀土上转换纳米材料为BF₄^-修饰的NaYF₄:Yb,Er。

进一步地，所述NaYF₄:Yb,Er中Y：Yb：Er的摩尔比为78：20：2。

进一步地，所述核酸适配体Apt-1的序列为AUGUUGGCAGCAGGGUCC；所述核酸适配体Apt-2的序列为GACGGCGUAACCUUGCCAGCUG。

进一步地，所述荧光染料为四甲基罗丹明。