[发明专利]一种检测胰岛素的电化学适配体传感器及其制备和使用方法

说明书

本发明属于传感器领域，涉及纳米材料修饰石墨烯打印电极与适配体传感器，特别是指一种检测检测胰岛素的电化学适配体传感器及其制备和使用方法。通过引入核酸适配体片段Apt，当目标物胰岛素存在时，Apt在电极表面结合成复合物，表现出完整适配体的功能，识别目标分子前后使得金纳米颗粒与电极表面的距离发生变化，从而获得电化学信号的改变，激光打印石墨烯电极检测限为22.7 fM，玻碳电极检测限为9.8 fM，本申请的传感器设计方案构建于一次性、便携式、低成本的激光打印石墨烯电极上，这将便于传感器的商品化，在实现检测胰岛素的便携式传感设备方面具有广阔的前景。

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及纳米材料修饰石墨烯打印电极与适配体传感器，特别是指一种检测胰岛素的电化学适配体传感器及其制备和使用方法。

背景技术

胰岛素作为人体调节血糖的激素，参与调节糖代谢，维持血糖平衡，促进葡萄糖摄取。胰岛素分泌障碍是引发糖尿病、癌症和神经退行性疾病的重要原因。糖尿病是几乎所有国家最常见的慢性疾病之一，随着生活方式的改变，糖尿病患者的数量也在不断增加。糖尿病患者通常伴有高血糖，可导致严重的并发症，如肾衰竭、心脏病、中风等。通过监测胰岛素的浓度可作为早期发现糖尿病以及有无并发症的指标，因此建立一种灵敏、选择性、简单的胰岛素检测方法对糖尿病的诊断和相关并发症的预防具有重要意义。

目前检测胰岛素的方法多种多样，如表面增强拉曼散射、高效液相色谱、电化学、荧光和免疫分析法。其中电化学因其方法简单、易于小型化、响应速度快、灵敏度高等优势而受到人们的广泛关注。电化学免疫传感器和电化学适配体传感器是两种主要的电化学生物传感器，已被广泛应用于检测各种疾病标志物。然而，电化学免疫传感器存在成本高、抗体不稳定等缺点。因此开发一种具有高灵敏度和选择性的电化学适体传感器以满足胰岛素检测的实际需要是十分必要的。

适配体是一段可与相应的靶分子特异性结合的寡核苷酸序列(DNA或 RNA),它是通过指数富集配体系统进化技术(SELEX)从体外随机寡核苷酸文库中筛选得到的，且针对靶分子具有高亲和力和高特异性。适配体作用的靶分子非常广泛，可特异性结合蛋白质等生物大分子，还有药物、金属离子等小分子，甚至细胞和细菌。适配体与靶分子结合后可能会发生构象变化，引起电化学指示剂与电极表面距离改变，进而导致电化学读数不同。

李婷婷“基于金属纳米粒子—石墨烯复合材料电化学传感器的构建及应用” (山西大学，2016)中提到通过Au-S键将胰岛素适配体固定在AuNPs/O-GNs 修饰的玻碳电极(GCE)上，实现了对胰岛素的检测，其检测范围为1.0×10^-14- 5.0×10^-10mol/L，检测限为6.0×10^-5mol/L。GCE具有导电性好、化学稳定性高的优点，在电分析化学中得到广泛的使用，但存在体积较大，不具备柔韧性的问题。而与GCE相比，激光打印石墨烯电极(LSGE)具有比表面积大、电导率高、成本低和易于小型化等优点。同时，LSGE可以很容易定制实验所需要的几何图形、尺寸和布局，无需进一步修饰即可直接用作电极。这些特性使LSGE 在便携式电化学传感装置中作为一次性电极使用具有很大的应用前景。

发明内容

本发明提出一种检测胰岛素的电化学适配体传感器及其制备和使用方法，通过引入核酸适配体片段Apt，当目标物胰岛素存在时，Apt在电极表面结合成复合物，表现出完整适配体的功能，识别目标分子前后使得金纳米颗粒与电极表面的距离发生变化，从而获得电化学信号的改变，LSGE检测限为22.7fM， GCE检测限为9.8fM，本申请的传感器设计方案构建于一次性、便携式、低成本的LSGE上，这将便于传感器的商品化，在实现检测胰岛素的便携式传感设备方面具有广阔的前景。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种检测胰岛素的电化学适配体传感器的制备方法，步骤如下：