[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及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。

背景技术

金属纳米材料由于具有良好的导电性、小尺寸效应、量子隧道效应和高的比表面积，使其在生化传感器领域具有很好的研究和实用价值。纳米光学传感器通过分析界面透射率或折射率的变化，实现对特定物质的检测，具有实时、快速、灵敏度高、无需标记等优点。然而在实际生物流体检测中会出现被测物扩散不充分、非特异性吸附等问题。为了增加信号的强度和检测的特异性，一方面可以通过表面强化处理和特异性修饰。另一方面也可以通过引入定向牵引信号，如电化学信号。解决被测物质扩散不充分的问题，从而提高系统灵敏度。由于基于局部表面等离子共振(LSPR)的纳米光学传感器所使用的纳米材料为贵金属，具有良好的导电性，使得电化学传感技术与基于LSPR的纳米光学传感器的结合成为可能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有检测技术的局限性，提供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，实现了对带电分子的定性、定量分析。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于电化学增强反射光谱信号的生化检测系统，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和电化学工作站，所述三电极体系测量系统包括银/氯化银参比电极、铂丝对电极、作为工作电极的金纳米锥阵列传感器和电极支架，三个电极分别与电化学工作站的参比电极接口、对电极接口和工作电极接口相连，且三个电极均与样品池中的液体充分接触；所述反射光谱检测系统包括光谱仪和反射检测探头，所述光谱仪包括激光器和CCD相机，所述反射检测探头包括发射探头和接收探头，分别与光源接口和CCD相机接口相连；激光器发出的光通过发射探头照射到纳米锥阵列传感器表面，在纳米锥阵列传感器表面发生局部表面等离子共振(LSPR)，通过接收探头将金纳米锥阵列传感器的反射光谱传输给CCD相机；CCD相机和电化学工作站均通过数据线与PC端相连，分别将反射光谱信号和电化学信号传输给PC端。

进一步地，所述反射检测探头固定在光学支架上，将其竖直放置在离样品池5mm的位置。

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，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)通过金属-硫共价键的结合将待检测生化分子的受体分子修饰到金纳米锥阵列传感器的表面；

(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；