[发明专利]一种基于硅纳米线的生物传感器制备方法及在DNA检测中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及微纳传感器、电化学生物传感器技术领域，具体地说是一种基于硅纳米线的生物传感器制备方法及该传感器在DNA检测中的应用。

背景技术

随着人类基因组计划的实施，为基因疾病的诊治提供了科学依据，使得基因检测在分子生物学和生物医学的研究中尤为重要。近年来，生物科技迅猛发展，许多生物新技术应运而生，为开发高灵敏、高特异性的基因检测方法注入了新的活力，其中利用DNA双链的碱基互补配对原则发展起来的各种DNA生物传感技术，受到了众多研究者的高度重视。

DNA生物传感器，以DNA分子作为敏感元件，与荧光技术、石英晶体微天平技术、表面等离子体共振技术、电化学技术等检测技术相结合，可以制成多种用于DNA快速测定的传感器。尽管各类DNA传感器已经取得了长足的发展，得到世人的瞩目，但仍然存在着许多难以解决的问题,例如技术成本和检测设备昂贵、制作复杂、检测灵敏度较低、重复性差、分析范围较狭窄等问题。而这些问题主要表现在样品的制备、探针合成与固定、分子的标记、数据的读取与分析等几个方面。信号的获取与分析上，当前多数方法使用荧光法进行检测和分析，重复性较好，但检测灵敏度仍然不高。因此，探索成本更低廉、制作更简单、检测更便捷灵敏的检测分析方法是广大科研人员的当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于硅纳米线的生物传感器制备方法及该传感器在检测DNA中的应用，以解决和改善现有技术的不足，为未来DNA电化学生物传感器的制作提供一种新的、适用于大规模生产、且成本低廉的可行方案。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种基于硅纳米线的生物传感器制备方法，包括以下具体步骤：

a）硅纳米线的制备

用H₂SO₄:H₂O₂=1:1溶液清洗硅片，再用去离子水将其冲洗干净；配制70毫摩尔/升的AgNO₃溶液，超声振动15～20分钟，再配制浓度为20%的HF 溶液；两种溶液按体积比1:1混合，将洗净的硅片投入到上述混合溶液中进行反应，反应时间为50～60分钟；然后用HNO₃溶液和去离子水将该硅片清洗干净，烘干后得到刻有硅纳米线的硅片；

b）金纳米粒子的制备

配制0.001摩尔/升的氯金酸溶液；同时，配制38.8毫摩尔/升的柠檬酸钠溶液；然后将配制好的氯金酸溶液加热至沸腾，再将柠檬酸钠溶液加至其中，氯金酸溶液与柠檬酸钠溶液体积比为10:1，使混合溶液静置反应10～15分钟，冷却后溶液的颜色由黄色变成深红棕色，即反应结束，得到粒径8～10纳米的金纳米粒子水溶液；

c）用金纳米粒子修饰硅纳米线

将步骤a制备的硅片分别用乙醇和去离子水冲洗干净；然后投入到加有硅烷偶联剂3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)的乙醇溶液中, 硅烷偶联剂与乙醇的体积比为1:1000，将加有APTMS的乙醇溶液加热至沸腾，时间40～45分钟；取出硅片，先用乙醇冲洗掉多余的APTMS，再用去离子水洗掉乙醇；再将该硅片放入金纳米粒子溶液中浸泡12小时；取出，用去离子水冲洗，放入100℃的干燥箱中烘干；最后用导电银浆和环氧树脂将导线连接于硅片上，制得基于硅纳米线的生物传感器。

所述生物传感器在DNA检测中的应用，是将单链探针DNA序列嫁接到该传感器上；然后将该传感器放入未知序列的DNA靶溶液中，通过电化学工作站，用循环伏安法进行扫描检测。

DNA电化学生物传感器是一门新兴的涉及生物、化学、电化学、医学及电子学等领域的交叉学科。本发明所制备的生物传感器是基于金纳米粒子修饰的硅纳米线，硅纳米线具有较高的比表面积，加上金纳米粒子优异的导电性能及生物兼容性，这两者的完美结合，能够提供一种全新的DNA检测技术，具有简单、可靠、价廉、灵敏和选择性好等优点，将在临床基因诊断、抗癌药物的筛选等方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1 为本发明流程图；

图2 为本发明硅纳米线剖面图；

图3 为本发明金纳米粒子修饰的硅纳米线表面EDS图；

图4 为本发明传感器探测电极在缓冲液中的循环伏安图；

图5 为本发明传感器探测电极在待测靶溶液中的循环伏安图；

图6 为本发明传感器探测电极在电压为-1.1V处时，靶溶液浓度与还原电流关系图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例