[实用新型]一种基于二硫苏糖醇和金纳米复合膜的L-半胱氨酸传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于二硫苏糖醇和金纳米复合膜的L‑半胱氨酸传感器，所述传感器包括场效应晶体管，所述场效应晶体管上设有栅极延长的金电极，所述栅极延长的金电极中，所述栅极部分延长0.1‑500mm的距离，金电极的金膜层表面组装有二硫苏糖醇/金纳米复合膜。该传感器对L‑半胱氨酸具有超常规的、灵敏的两倍能斯特响应关系，线性范围为1.0×10^‑8‑1.0×10^‑4mol/L，响应灵敏度为119.4mV·pc^‑1(25℃)，检出限达到nM浓度。其制备过程简单便捷，响应时间快，在生命科学、临床医学等方面具有重要的应用前景。

技术领域

本实用新型属于化学/生物传感技术领域，具体涉及一种基于二硫苏糖醇和金纳米复合膜的L-半胱氨酸传感器，即一种选择性膜电位型传感器，适用于生命科学、临床医学等方面的检测。

背景技术

L-半胱氨酸(L-cysteine，L-Cys)是一种脂肪族末端含有巯基(-SH)的极性α-氨基酸(如下图结构式)，是生物体生命活动的一种条件氨基酸，对许多必需的生物化学物质如辅酶A、肝素、生物素、类脂酸和谷胱甘肽的代谢起着关键作用。同时，L-Cys作为含硫氨基酸在生物细胞代谢和稳态系统中也发挥着重要作用。而蛋白质基序中所存在的L-Cys，在早期进化中用于支持细胞中酶催化、转录调节、蛋白质折叠和代谢、翻译后修饰以及三维结构等。L-Cys不仅在细胞活动过程起着重要作用，也是生物体许多疾病的重要标志物，且生理水平的L-Cys浓度偏差(30-200μM)与高半胱氨酸血症、类风湿性关节炎、尿毒症、阿尔茨海默氏病等慢性疾病以及不良妊娠等有关，因此发展L-Cys的测定方法变得至关重要，近年来并逐渐引起了众多学者尤其是化学、生物学、医学工作者的兴趣。

目前，检测L-Cys的常用分析方法有高效液相色谱法、流动注射分析法、高效毛细管电泳法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱联用法、拉曼光谱法、荧光分析法等。然而，这些分析方法往往需要昂贵的精密仪器、复杂的样品制备流程，且需要熟练的技术人员，不方便实时、在线使用，因而限制了其应用。L-半胱氨酸分子含有氨基、巯基等电化学活性基团(如下图结构式)，因而具备应用电分析化学方法进行测定的必要条件。

电化学方法因具有快速、价廉、灵敏度高、易小型化等优点，在传感器的研发中引起了很多关注。目前，国内外电化学方法中主要应用电流型电化学传感器实现对L-Cys的测定，尽管电流型传感器电化学响应不断提高，仍然存在较繁琐的操作流程、不容易微型化和难以实现实时检测的缺点。

与电流型电化学传感分析方法相比，电位型电化学传感器具有易于微型化、在线监测、成本低等特点，且适用于生物体内和现场分析，对测定无机离子和有机小分子有很好的应用前景。2001年Saeed Shahrokhian等描述了一种基于铅酞菁(PbPc)作为离子载体的选择性电极，即将PbPc结合到聚氯乙烯膜中构建了一种L-Cys电位型传感器，其线性范围为1×10^-6～5×10^-2mol·L^-1，检测下限为1×10^-6mol·L^-1。但目前用于高选择性、高灵敏性检测L-Cys的电位型传感分析方法仍然很少，且极具挑战性。本实用新型通过自组装方法，研制了一种简易的基于二硫苏糖醇/金纳米(DTT/AuNP)复合膜的延长栅金电极(GGE)，利用场效应晶体管原位信号放大作用对L-半胱氨酸实现灵敏检测，具有超常规的、灵敏的两倍能斯特响应关系，线性范围达到1.0×10^-8—1.0×10^-4mol/L，响应灵敏度为119.4 mV·pc^-1(25℃)，检出限达到nM浓度；其制备过程简单便捷，响应时间快，在生命科学、临床医学和农畜产品安全检测等方面具有重要的应用前景。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一种基于二硫苏糖醇和金纳米复合膜的L- 半胱氨酸传感器。