[发明专利]一种分支功能多肽、检测心肌肌钙蛋白I的光电化学生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种分支功能多肽、检测心肌肌钙蛋白I的光电化学生物传感器及其制备方法和应用，属于生物传感器技术领域。本发明提供的分支功能多肽包括主链部分和支链部分，主链部分是能够识别目标物的识别多肽，支链部分是能够抗生物污染的防污多肽；本发明提供的检测心肌肌钙蛋白I的光电化学生物传感器，包括ZIS/PDA光电极，将分支功能多肽直接锚定于ZIS/PDA光电极，利用心肌肌钙蛋白I特异性结合到主链部分后明显的空间位阻效应对检测心肌肌钙蛋白I的光电化学生物传感器电荷传递的阻碍作用引起光电流信号的变化实现对心肌肌钙蛋白I的检测。本发明既能够提高对目标物检测的特异性和灵敏度，也能够提高检测的准确性。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，涉及一种分支功能多肽、检测心肌肌钙蛋白I的光电化学生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

生物传感器主要是由信号转换元件与分子识别元件构筑的分析检测器件，它是常见重大疾病体外诊断的重要方式。光电化学生物传感器是将光电化学技术与电化学分析法有机结合而发展起来的新一代传感技术，其检测原理是通过生物识别探针与目标分析物之间的特异性识别反应引起传感系统产生光电流信号变化来实现的。光电化学生物传感器不仅具有装置简单、操作方便、样品制备成本低、信号响应快等优点，而且由于激发信号与检测信号能量形式的不同，具有背景干扰低、敏感性高的特点。这些优势赋予了光电化学生物传感器更易于实现准确、快速、高通量的现场检测。

心肌肌钙蛋白I(cTnI)是心脏组织特有的调节蛋白，能够抑制肌球蛋白与肌动蛋白的结合，在心肌收缩中发挥重要作用。cTnI具有高度的心肌特异性，被认为是诊断心肌损伤的“金标准”，是急性心肌梗死早期诊断和预后治疗最特异和敏感的生物标志物之一。因此，快速、灵敏、准确测定人血中cTnI对于诊断急性心肌梗死、急性冠状动脉综合征的危险分层、监测各种因素所导致的心肌损伤以及心脏事件的判断预后等有重要的意义。目前，检测cTnI最常用的方法是酶联免疫吸附法，该方法操作相对简便、仪器价格低，但存在测定周期偏长、灵敏度相对较低、检测范围较窄等不足。

鉴于此，近年来出现了多种cTnI定量检测的分析方法，如放射免疫分析、化学发光免疫分析、荧光免疫分析、金标免疫分析、电化学免疫分析等。虽然这些cTnI检测方法取得了较大进步，但仍存在一些缺陷，例如操作费时、价格昂贵、样品消耗量大、检测准确度低和灵敏度有限等。

生物污染是许多生物传感器走向实际应用过程中的一个挑战，因为在实际复杂样品如血清、细胞组织液中，共存有多组分蛋白质等生物大分子，它们很容易非特异性地吸附在传感器表面。为了防止蛋白质等生物大分子在电极表面的非特异性吸附而产生假阳性信号，降低检测的特异性和敏感性，多肽的抗污染性能开始引起人们的关注。

相关资料已证明，含有交替的带负电的谷氨酸(E)和带正电的赖氨酸(K)的多肽序列CPPPPEKEKEKEK，由于同时具有较强的亲水性和电中性，一定程度上能够有效防止非特异性生物大分子通过疏水作用和静电作用而吸附在传感器表面，显示出了优良的抗生物污染能力。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种抗生物污染特异性识别多肽或者蛋白的分支功能多肽，既能够提高对目标物检测的特异性，也能够作为抗生物污染元件，可以有效防止蛋白质等生物大分子在电极表面的非特异性吸附而产生假阳性信号，提高检测的准确性。

本发明的目的之二是提供一种检测CTnI的光电化学生物传感器。利用分支功能多肽的主链部分作为特异性识别探针，与CTnI结合，实现对目标物CTnI的特异性的检测，提高检测的特异性，利用ZIS/PDA光电极作为信号转换元件，该ZIS/PDA光电极具有产生高的光电流信号效应的特点，可以进一步地提高检测CTnI的光电化学生物传感器的检测灵敏度；利用分支功能多肽的支链部分作为抗生物污染元件，可以有效防止蛋白质等生物大分子在电极表面的非特异性吸附而产生假阳性信号，提高检测的准确性。

本发明的目的之三是提供一种检测CTnI的光电化学生物传感器的制备方法，制备工艺步骤简单、条件温和、操作简易、成本低。