[发明专利]一种荧光增强型适体传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及一种荧光增强型适体传感器及其制备方法和应用。在荧光分子检测系统中引入金属纳米结构，修饰一定数量的碱基A的核酸适体通过巯基与金属纳米粒子结合，利用金属纳米粒子发生等离子共振提高荧光基团的激发效率，使得荧光辐射幅度大幅度提高，达到放大荧光信号的目的，同时结合核酸适体的特异性选择提供一种可用于检测低浓度目标物的荧光增强型适体传感器，既保证了分析检测的灵敏性、准确性、特异性，又实现了检测目标物的多元性，同时具有低成本、无污染的特点，使荧光增强型适体传感器的检测范围更广。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及一种荧光增强型适体传感器及其制备方法和应用。

背景技术

临床诊断、食品安全和环境保护等领域中对生物分子的高灵敏检测要求越来越高，构建更为灵敏、精确的传感检测方法已成为生命分析科学研究领域中研究的重点和热点。荧光适体传感器是将核酸适体作为识别基团构建的荧光传感器，该传感器兼具荧光分析和核酸适体的优点，可对多种生物小分子进行定量分析，且价格便宜、操作简单，应用前景广阔。但实际环境中生物分子的浓度一般非常低(如胰岛素、多巴胺、黄曲霉素等，浓度约为ng/ml)，且背景噪声严重(如血液中血红蛋白在600nm左右、水在473nm左右有荧光发射峰)。故为了减弱背景噪声影响，提高荧光适体传感器对被测物的分辨力和灵敏度，需要增强传感器中荧光基团的荧光转换效率。

金属表面等离子体增强效应是提高荧光基团荧光转换效率的一种非常重要且有效的途径，金属表面增强荧光效应可分为表面增强荧光效应与局域表面增强荧光效应两种。其中表面增强荧光效应中金属均是以二维结构存在，其制备过程较为复杂，涉及到的设备造价高昂，不易推广应用。而局域表面增强荧光效应中，金属纳米粒子直接用于荧光增强，省去了制备金属薄膜或阵列的过程，制备方法简单，成本较低，具有更广阔的应用前景。局域表面等离子体共振增强荧光是一种跨空间的近程作用，即只有当荧光物质与金属纳米粒子表面存在一定距离时，才有可能产生增强荧光。而当金属纳米粒子与荧光物质接触时，激发态的荧光物种会以非辐射的形式将能量传递给纳米粒子并回到基态，表现为对荧光发射的猝灭效应。故利用金属纳米粒子进行荧光增强时，需要在金属纳米粒子和荧光基团间引入隔离层。常见的无机隔离层材料主要为硅材料，如SiO₂、纳米多孔二氧化硅、不定型硅等，但其本身不具有选择性且生物相容性较低；此外，聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM)和表面活性剂(CTAB等)也可作为隔离层材料，但PAMAM制备过程复杂，难以实现精确控制；表面活性剂又大多涉及有害健康的有机物质，不利于实际应用。近年来越来越多的研究者将dsDNA作为隔离层，生物相容性极高，通过调节dsDNA中碱基对的数量即改变隔离层厚，但因为一般的DNA聚合物只对与其互补的DNA碱基对有选择性，故利用dsDNA作为隔离层的金属增强荧光效应大多只能用来检测DNA序列，应用范围窄。

发明内容

本发明结合了核酸适体的高特异性选择与金属纳米粒子的优异特性，提供了一种荧光增强型适体传感器，克服了现有通过信号放大提高灵敏度的检测技术操作要求高、成本高、检测条件苛刻等缺点。在荧光分子检测系统中引入金属纳米结构，修饰一定数量的碱基A的核酸适体通过巯基与金属纳米粒子结合，利用金属纳米粒子发生等离子共振提高荧光基团的激发效率，使得荧光辐射幅度大幅度提高，达到放大荧光信号的目的，同时结合核酸适体的特异性选择提供一种可用于检测低浓度待测物的荧光增强型适体传感器，既保证了分析检测的灵敏性、准确性、特异性，又实现了检测目标物的多元性，同时具有低成本、无污染的特点，使荧光增强型适体传感器的检测范围更广。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种荧光增强型适体传感器，所述荧光增强型适体传感器的原理依据为金属增强荧光效应(Metal-enhanced fluorescence，MEF)。将目标物的核酸适体与金属纳米粒子结合，然后加入荧光基团标记的目标物的核酸适体互补链，即得荧光增强型适体传感器。荧光基团标记的目标物的核酸适体互补链遵循碱基互补配对原则，通过氢键与目标物的核酸适体结合。