[发明专利]一种检测ATP活性的生物传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及生物传感器技术领域，特别涉及基于纳米金颗粒团聚产生表面增强拉曼散射检测ATP(三磷酸腺苷)活性的生物传感器，利用ATP能够和其核酸适配体（Aptamer）特异性结合的特性，将纳米金颗粒表面的Walker Chain释放，从而利用核酸酶将纳米金表面更短的Track Chain催化水解，致使纳米金颗粒失去了核酸链保护，在高盐缓冲液中团聚，产生表面等离子体共振效应，极大的增强金纳米颗粒表面电磁场强度，使标记在纳米金颗粒表面的拉曼染料产生表面增强拉曼散射（SERS）效应，在特定的位置出现拉曼光谱；当反应液中不存在ATP时，无法将Protect Chain置换下来，从而无法进行后续的纳米金团聚的反应，进而没拉曼散射光谱产生；本发明通过修饰于纳米金颗粒表面的核酸链做底物实现了快速、灵敏、安全的ATP活性检测。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，特别涉及基于纳米金颗粒团聚产生表面增强拉曼散射检测ATP(三磷酸腺苷)活性的生物传感器及其制备方法与应用。

背景技术

三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate, ATP）由腺嘌呤（A）和三个磷酸基组成，化学式为C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃ ，分子量为507.184。它存在于从微生物到高等动植物所有的生物体中，是各种生命活动能量的直接来源。但是，ATP本身在体内的含量并不高，在细胞中其摩尔浓度通常是1-10 mM。ATP在细胞内主要作用是提供能量，参与脂肪、蛋白质、糖和核酸的代谢，在维持生物体的正常机能上有无可替代的作用。ATP是活细胞的重要能量组分，死亡的细胞将不能测到ATP，通过测定细胞内ATP的含量不仅可以观察细胞的状态，还可以观察不同外界因素对细胞的效应。迅速而准确地测定ATP，对于研究细胞乃至机体的生理活性和代谢过程、进行药物敏感实验以及食品卫生监控都有非常重要的意义。此外，ATP在临床上也有广泛的应用，用于治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌疾患及肝炎等疾病的辅酶类药物，ATP的检测被广泛应用于包括肿瘤药物敏感性筛选、细胞凋亡检测、多种重要细胞活性及微生物含量分析方面。因此，发展ATP的新型检测方法对于医学临床诊断及机体代谢水平具有重要意义。

传统的ATP检测方法有电泳法、高效液相色谱法、同位素示踪法、生物发光法和化学发光法。在电泳法测定ATP中，样品需经电泳分离，再利用紫外分光光度计进行比色，操作比较复杂；采用高效液相色谱法需要繁琐的分离过程，仪器与试剂昂贵，检测时间长，检测器多为紫外检测，灵敏度有限，微量的ATP很难准确检测。同位素示踪法具有简单、灵敏的优点，但放射性同位素影响实验操作者的健康，应用难度大。

化学发光法和生物发光法虽然具有很高的测量精度，能够满足不同范围的检测要求，但是其稳定性和特异性是一直存在的问题。发展性能稳定，特异性和灵敏度较好的ATP检测方法具有重要意义。

近年来，核酸适配体传感器因其高稳定性、高灵敏度和容易定量的特点吸引了人们广泛的兴趣，大量的基于荧光和比色的ATP适配体核酸探针检测方法不断涌现。但是，荧光方法存在抗光漂白的缺陷、比色法存在灵敏性差的问题。

发明内容

针对以上传统方式检测ATP活性存在的等问题，本发明提供了一种采用核酸链和纳米金颗粒为底物，基于表面增强拉曼散射（SERS）技术实现对ATP活性灵敏、精准的检测，克服了荧光法的光漂白的问题、比色法灵敏度差的问题。

本发明是通过以下步骤得到的：

一种检测ATP活性的生物传感器，包括3条DNA核酸链、金纳米颗粒、缓冲液、外切酶III、目标物ATP；

所述的DNA核酸链，其名称和序列为：

Walker Chain: 5’---SH-TTTT TTTT TTTT TTTT TTTT TTTT ACCT TCCT TTTTTT CCCCAGGT---3’；序列如SEQ No.1所示；