[发明专利]一种电化学细胞传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电化学细胞传感器及其制备方法和应用。该电化学细胞传感器的制备，包括以下步骤：按照现有方法合成了氨基化的Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米粒子，其具有大的比表面积和良好的生物相容性。其用于固载适配体（aptamer），通过癌细胞与特定适配体的特异性结合作用，捕获目标癌细胞。同时也合成了多孔的钯金核壳纳米粒子（Pd@Au NPs），与伴刀豆球蛋白A（Con A）结合，形成纳米探针，与目标癌细胞结合。形成“三明治”的夹心结构。将传感器修饰在玻碳电极表面，并结合电化学工作站对循环肿瘤细胞进行检测和对细胞表面N‑聚糖动态评价。本发明的传感器特异性强，重复性好，灵敏度高，操作简单，检测限低。

技术领域

本发明涉及细胞检测技术领域，具体涉及一种电化学细胞器及其制备方法和应用，更具体涉及一种通过合金纳米粒子催化底物过氧化氢产生还原电流，从而检测循环肿瘤细胞个数和动态评价细胞表面N-聚糖的变化，属于超灵敏的电化学细胞传感器的制备技术。

背景技术

近年来，癌症已成为全球人类死亡的主要原因之一。90％以上的癌症相关死亡是由癌症转移引起的。当癌细胞从原发肿瘤部位转移到外周血或淋巴系统时，它们将成为循环肿瘤细胞(CTC)，被认为是癌症生长和转移的关键因素。因此，早期发现CTC对癌症的有效治疗具有重要意义。然而，早期癌症患者中CTC的数量极少，导致难以分离和定量检测。为了提高检测灵敏度，建立了包括荧光传感、成像，X射线照相术，聚合酶链式反应，流式细胞术和螺旋计算机断层扫描术在内的与CTC富集，捕获和检测有关的各种发展方法。但是，现有的大多数方法在实验程序或复杂的仪器上都会花费大量的时间和成本。因此，开发敏感，快速，准确的CTC检测方法对临床分析具有重要意义。

细胞表面的糖在许多细胞过程(包括细胞间通讯，分化，信号传导，细胞粘附，免疫识别/反应和病理过程)中发挥重要作用。通常将聚糖表位用作表面标记来检测和识别特定类型的细胞，例如肿瘤细胞和干细胞。细胞表面上的聚糖表达是取决于细胞状态和条件的动态过程。与Manα1-6(Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc组成的共有五糖核心结构的N-连接糖基化(N-聚糖)的聚糖参与调节生物分子相互作用的过程；例如，表皮生长因子上β1.6GlcNAc分支N-聚糖的动态变化与Mgat5表达的变化有关，影响细胞运动和肿瘤转移；N-聚糖内细胞表面甘露糖的异常表达也在肿瘤发生，脑老化和分化过程中观察到。因此，细胞表面N-聚糖的动态分析在疾病发展和临床诊断中的作用是重要的。

目前，已有多种方法应用于聚糖分析，包括质谱(MS)，高效液相色谱(HPLC)和毛细管电泳(CE)。然而，由于其破坏性的操作步骤，这些方法中的一些不适合于活细胞的原位聚糖分析，并且耗时耗力。

由于电化学生物传感器具有灵敏度高，成本低，操作方便，检测快速等特点，因此广泛应用于癌细胞的检测。为了提高电化学生物传感器的高灵敏度，已经通过不同的方法进行信号放大。其中，由于酶的特异性和高效性，酶催化的放大策略引起了广泛的关注。而酶的使用和选择存在一些缺点，如稳定性差，固定复杂，对温度和pH敏感性高等，这也限制了其应用。为了克服上述缺陷，基于纳米材料的无酶电化学细胞传感器提供了一种可能。据报道，各种金属和金属氧化物纳米材料已被开发为电催化剂，因为它具有内在的过氧化物酶样活性，因此可以制作灵敏的电化学生物传感器。贵金属基纳米粒子，特别是Au，Pt和Pd，由于其良好的生物相容性和良好的催化作用，以及大的比表面积，具有广泛的应用前景。最近，由于协同作用和电子效应，已经证明具有核壳纳米结构的双金属纳米颗粒表现出优于相应的单金属纳米材料的催化性能。它们的催化性能不仅归因于形状和大小，而且归因于组成和结构。越来越多的关注在高度树枝状/多孔结构的双金属纳米粒子的合成。由于它们的高比表面积和丰富的表面原子，树枝状/多孔纳米结构有利于提高催化性能。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供了一种灵敏度高、检测速度快，检测循环肿瘤细胞和动态评价细胞表面N-聚糖的电化学细胞传感器。