[发明专利]基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器及其制备方法，该电化学生物传感器主要用于测定尿样中的8‑羟基‑2'‑脱氧鸟苷(8‑OHdG)。循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)被用来研究8‑OHdG的电化学行为。安培信号随着8‑OHdG浓度在3.50×10‑8～0.70×10‑6M和1.75×10‑6～3.50×10‑5M两个动态范围内单调增加，相关系数分别为0.9705和0.9773。传感器的检测限为12.4×10‑9M(S/N＝3)。本发明的CHI/GR/SPCE的生物传感器具有较大的表面积和快速的电子转移性能，为制备检测8‑OHdG快速，简单，灵敏和选择性好的电化学生物传感器提供了良好的条件。

技术领域

本发明涉及快速检测技术领域，特别是涉及一种基于石墨烯及壳聚糖的生物传感器及其制备方法。

背景技术

羟基自由基是极其活泼的氧化自由基，可以很容易地氧化生物分子，如DNA和蛋白质。由内源性和外源性来源的如氧代谢和各种环境因素产生的活性氧(ROS)引起的生物体氧化性DNA损伤。这些可能在分子中破裂，例如碱基(腺嘌呤，鸟嘌呤和胸腺嘧啶)氧化的后果，导致突变并导致几种疾病。通过羟基化反应在鸟嘌呤的C-8位发生8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)。作为DNA含量最丰富的氧化产物，8-OHdG已被确定为体内总DNA氧化损伤的特异性生物标志物。人体尿液中8-OHdG的浓度可用于评估个体的癌症风险。因此，开发一种检测生物体液中8-OHdG的灵敏方法至关重要。

目前用于分析8-OHdG和DNA损伤方法有高效液相色谱电化学检测(HPLC-ECD)，毛细管电泳电化学检测(CE-ECD)，气相色谱-(GC-MS)，液相色谱-质谱联用(LC-MS)，酶联免疫吸附试验(ELISA)。由于这些技术复杂的预处理步骤，昂贵的设备和熟练的操作人员需要限制这些方法的适用性。

为了克服这些技术的缺点，电化学分析技术由于其高灵敏度，高选择性，低成本，简单和无样品预处理是目前较为高效的选择。一次性丝网印刷碳电极(SPCE)已成功应用于临床、环境和工业分析中的医护点测试和现场监测。与传统电化学分析方法的电极相比，SPCE的工作电极，参比电极和辅助电极高度集成。例如，利用磁性多壁碳纳米管(MWCNTs)制备了基于丝网印刷碳电极磁性辅助修饰的简单灵敏的多巴胺(DA)电化学传感器；利用多晶硼掺杂金刚石(BDD)薄膜电极构建了监测抗坏血酸(AA)和8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)的电化学传感器。另外，使用SPCE可以进一步推动传感器朝向微型，自动化和商业化的发展。

石墨烯(GR)在2004年，由于其具有独特的结构和非凡的性能，如比表面积大，催化性能强，生物相容性好，导电率高，生产成本低等特点，引起了人们极大的兴趣。更重要的是，GR有能力促进电活性物质和电极之间的电子转移。它已被用作制造电化学生物传感器的典型电极改性材料。然而，石墨烯在水溶液中分散性差又限制了其应用。

壳聚糖(CHI)是一种天然多糖，被认为是一种很好的分散剂。由于其良好的生物相容性，无毒性和生物降解性，它广泛用于药物制备，药物输送和基因输送。壳聚糖结构中的氨基(-NH2)可以与8-OHdG结构中的羟基(-OH)发生结合并形成氢键。由于壳聚糖具有一定的粘性，石墨烯可以在电极表面上成功修饰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速检测尿液样品中的8-OHdG，本发明采用新型GR/CHI/SPCEs构建简易的电化学生物传感器，用于灵敏和选择性定量8-OHdG。使用差分脉冲伏安法(DPV)技术来测定存在各种干扰物和真实尿液样品中的8-OHdG的水平。评估了不同电化学参数(如扫描速率和缓冲液pH)的影响生物传感器检测8-OhdG效率。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：