[发明专利]一种基于靶诱导银纳米簇探针的高灵敏细胞因子电化学适配体传感器

说明书

本发明属于生物传感和电分析化学检测技术领域，涉及一种基于靶诱导银纳米簇探针的高灵敏细胞因子电化学适配体传感器。该传感器以固定有金纳米颗粒的胺端电极为基底电极，通过Au‑S键将富C修饰的IFN‑γ特异性适配体固定化并通过掩蔽剂对电极表面未结合位点进行封闭。通过核酸适配体的识别将IFN‑γ捕获到电极表面，并引入过量cDNA使未结合IFN‑γ的适配体全部双链化。然后，利用双链剪切酶将所有双链消解。之后，以富C序列为模板原位生成银纳米簇为信号探针最终完成IFN‑γ的检测。实验表明该方法构建的电化学生物传感器对于IFN‑γ的检测不仅具有灵敏度高、检测限低、特异性高且稳定性好等特点，且在人血清和细胞分析液样本的检测中表现出可行性，为细胞因子的定量检测及其在早期临床诊断中的应用提供了可能。

技术领域

本发明涉及一种基于靶诱导银纳米簇探针的高灵敏细胞因子电化学适配体传感器，用于细胞因子干扰素-γ的测定，属于生物传感和电分析化学检测技术领域。

背景技术

细胞因子作为信号蛋白通常由免疫细胞分泌，可以调节免疫反应、组织再生和伤口愈合。异常细胞因子表达与癌症、感染、阿尔茨海默病以及COVID-19密切相关。干扰素-γ(IFN-γ)是最常见的细胞因子之一，参与多种炎症性疾病，具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等作用。

由于人体液中IFN-γ的浓度极低，制造用于检测IFN-γ的生物传感器仍存在较大挑战。为了更好实现对IFN-γ的快速高效检测，许多具有优异性能的新型功能纳米材料(如币族金属纳米材料、金属氧化物、碳纳米粒子、量子点和磁性纳米材料等)被引入到电化学、荧光、比色和其他分析方法中。银纳米团簇由于其价格合理，制备过程简单，稳定性较高且导电性和生物相容性优异而被广泛用作电化学传感器的电极修饰。因此，从银基材料的设计和可控合成着手，构建超灵敏检测IFN-γ的电化学传感器，为实现体液中的IFN-γ日常检测提供一种简便的方法。

以富胞嘧啶(富C)为模板合成银纳米簇过程简单，且合成的银纳米簇具有电化学活性。另一方面，IFN-γ的核酸适配体的成功筛选为IFN-γ检测传感器的构建中检测的专一性提供了可能。我们知道核酸适配体是通过指数富集的方式在体外筛选而来，是由20～60个碱基组成的单链寡聚核苷酸。因此，通过核酸适配体的设计可以将富C序列修饰其上，进一步以富C为模板合成银纳米簇，而连接的核酸适配体可以实现IFN-γ的识别。

因此，尝试设计含有富C修饰的核酸适配体，用于银纳米簇的合成，并将其用于检测IFN-γ的电化学生物传感中的信号放大，制备成具有高灵敏度、高选择性和高稳定性的电化学生物传感器。这将对癌症、阿尔茨海默病以及COVID-19的发病程度提供技术支撑。

发明内容

基于现有技术，本发明提供了一种超灵敏、高选择性检测IFN-γ的电化学生物传感器；另一目的在于提供其制备方法。

为实现本发明目的，本发明以金纳米颗粒修饰的端氨基改性玻碳电极为基底电极，以原位合成的银纳米簇为信号探针，构建了一种用于IFN-γ超灵敏检测的电化学传感器。

具体采用以下技术方案：

(1)将洁净的玻碳面浸入烯丙基胺溶液中在254nm紫外下进行光化学反应。通过光化学加成过程使得玻碳表面产生大量氨基。将氨基改性电极浸入金胶溶液中反应过夜即可获得金纳米离子修饰的基底电极；

(2)将步骤(1)制得的基底电极浸入巯基化IFN-γ的富C适配体(末端修饰富C模板)溶液中室温孵育，适配体与金纳米粒子通过Au-S键进行结合后，用1-巯基己醇溶液对电极进行封闭，以消除非特异性结合位点；将制备好的修饰电极分别与不同浓度的IFN-γ在37℃下孵育，利用适配体对靶标物质的特异性实现对IFN-γ的特异性识别；

(3)将(2)中所得修饰电极浸入cDNA序列中于室温下进行自组装，基于碱基互补原则，过量的cDNA可以将未结合IFN-γ的适配体全部双链化；

(4)步骤(3)中改性电极置于双联剪切酶(DSN)溶液中进行充分剪切，可以将表面双链化适配体移除；