[发明专利]一种基于电化学增强反射光谱信号的生化检测系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于电化学增强反射光谱信号的生化检测系统及方法，本发明方法首先进行电化学检测系统和反射光谱检测系统的搭建；紧接着进行金纳米锥阵列传感器的制备；然后通过循环伏安法完成银纳米颗粒在传感器表面的还原和沉积；其次通过金属‑硫共价键的结合，将含有巯基的受体分子修饰到传感器表面，用于特异性检测目标物质，建立浓度依赖曲线；最后对待测浓度的物质进行分析。本发明实现了从反射光谱和电化学两个角度测量和分析目标物质的作用，具有灵敏度高、无需标记、实时、快速检测等优点，能够满足生化检测的要求。

主权项

1.一种利用基于电化学增强反射光谱信号的生化检测系统进行生化检测的方法，其特征在于，该方法在生化检测系统上实现，所述生化检测系统包括电化学检测系统和反射光谱检测系统；所述电化学检测系统包括三电极体系测量系统(1)和电化学工作站(18)，所述三电极体系测量系统(1)包括银/氯化银参比电极(4)、铂丝对电极(5)、作为工作电极的金纳米锥阵列传感器(7)和电极支架(6)，三个电极分别与电化学工作站(18)的参比电极接口(17)、对电极接口(15)和工作电极接口(16)相连，且三个电极均与样品池(8)中的液体充分接触；所述反射光谱检测系统包括光谱仪(9)和反射检测探头(2)，所述光谱仪(9)包括激光器(13)和CCD相机(11)，所述反射检测探头(2)包括发射探头和接收探头，分别与光源接口(12)和CCD相机接口(10)相连；激光器(13)发出的光通过发射探头照射到纳米锥阵列传感器(7)表面，在纳米锥阵列传感器(7)表面发生局部表面等离子共振，通过接收探头将金纳米锥阵列传感器(7)的反射光谱传输给CCD相机(11)；CCD相机(11)和电化学工作站(18)均通过数据线(14)与PC端(19)相连，分别将反射光谱信号和电化学信号传输给PC端(19)；该方法包括以下步骤：(1)电极的处理，具体包括以下子步骤：(1.1)前置液的配置：配置浓度为10mmol/L的硝酸钾溶液1mL，浓度为0.1mmol/L的硝酸银溶液1mL，溶剂均为PBS；(1.2)电极预处理：通过施加正向偏置电压在PBS溶液中活化三个电极，电压扫描范围：+0.2V至+2V，扫描速率：50mV/s；然后，用超纯水漂洗电极，改善电极的伏安特性；(1.3)工作电极的修饰：向反应槽中加入900μL硝酸钾和100μL硝酸银，通过循环伏安法进行银纳米颗粒的电化学还原和沉积，循环伏安法的电压扫描范围：‑1V至+1V，扫描速率：50mV/s，扫描次数：20次，实现在工作电极表面银纳米颗粒的修饰；(2)拟合方程的建立，具体包括以下子步骤：(2.1)金银纳米颗粒通过金属‑硫共价键与含巯基的物质稳定结合，通过巯基的硫原子与金、银纳米颗粒形成稳定的金属‑硫共价键，从而将待检测生化分子的受体分子稳定地修饰到金纳米锥阵列传感器(7)的表面；(2.2)标准溶液制配：配制不同浓度梯度的生化分子标准溶液；(2.3)利用光谱仪(9)监测反射光谱信号，反射光谱的波长范围为400nm至650nm，每隔一定时间保存一次光谱；通过电化学工作站(18)监测电化学信号，与单次反射光谱信号的采集时间保持一致；(2.4)在光学检测中，根据反射光谱中生化分子浓度C与特征峰偏移量△λ之间的关系，建立△λ‑lgC拟合方程；在电化学检测中，根据伏安特性曲线得出生化分子浓度C与电流强度I的关系，建立I‑lgC拟合方程；(3)生化分子浓度检测：将待测浓度的生化分子通过生化检测系统得到反射光谱信号，通过反射光谱信号中的特征峰偏移量△λ，结合△λ‑lgC拟合方程得到待测生化分子浓度；并通过电化学检测得到的峰电流强度I，结合I‑lgC拟合方程对上述得到的待测生化分子浓度进行修正。