[发明专利]一种MnO2/Fe2O3@无定形碳复合材料、核酸适体传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种MnO₂/Fe₂O₃@无定形碳复合材料、核酸适体传感器及其制备方法和应用。该复合材料的制备包括：1)将可溶性二价锰盐、可溶性铁氰酸盐、柠檬酸盐在溶剂中反应，制备锰铁普鲁士蓝类似物；2)将锰铁普鲁士蓝类似物、吡咯、氧化剂在溶剂中进行氧化聚合反应，得到聚吡咯包覆的锰铁普鲁士蓝类似物；3)将聚吡咯包覆的锰铁普鲁士蓝类似物在保护气氛下进行煅烧处理，即得。该方法所得复合材料中的双金属氧化物颗粒和无定形碳之间具有协同作用，不仅提高了基底材料的电化学活性，而且与核酸适体链之间具有较强的结合力，可以通过生物识别力增强核酸适体链与PTK7之间形成的G‑四链体的稳定性。

技术领域

本发明属于电化学传感器领域，具体涉及一种MnO₂/Fe₂O₃@无定形碳复合材料、核酸适体传感器及其制备方法和应用。

背景技术

膜蛋白是血浆和细胞器膜的重要组成部分，在许多生理功能中也起着关键作用，如离子调节、能量传递、分子识别和细胞通讯。人类的大量疾病与膜蛋白的变化也密切相关。蛋白酪氨酸激酶-7(PTK7)是一种细胞膜蛋白，它在调节脊椎动物的神经发育和平面细胞极性以及胚胎发育过程中的细胞运动中起重要作用。此外，PTK7与人类疾病直接相关，如急性髓细胞白血病、结肠癌、胃癌和肺癌。因此，灵敏和准确地检测活细胞上的这种膜蛋白对于了解其在细胞癌变过程中的作用以及进一步研究其在癌症诊断中的作用是至关重要的。为了研究它们在癌细胞以及临床诊断中的作用，目前已经提出了许多检测膜蛋白的方法。然而，许多常规技术，例如，酶联免疫吸附测定和质谱尽管对膜蛋白可以灵敏准确地检测，但预处理步骤繁琐，例如需要分离，纯化和浓缩等。因此，这些方法不适合原位检测。

核酸适体链是单链DNA或RNA，它与目标检测物之间有强亲和力，能发生特异性结合。与抗体相比，核酸适体链长度可控、易于合成且便于化学修饰，因此在诊断和治疗领域具有较大的应用潜力。另外，它不仅具有良好的热稳定性和可重复使用性，还与其相应的靶向目标物的结合具有高度的特异性。并且它们在合成过程中还很容易和各种配体结合进行化学修饰，与稳定性较差的抗体相比，合成成本也较低。特异性识别PTK7的核酸适体链SGC8DNA已经开发出来，它能代替抗体作为生物传感器的识别器，实现特异性检测白血病细胞。由于核酸适体链的这些特性，目前已经开发出许多基于适体链的生物传感器，利用生物传感器与比色、荧光、发光和电化学方法相结合来定量检测蛋白质。在这些生物传感器中，电化学适体传感器具有成本低、操作简便、灵敏度高、选择性好等优点。然而，将核酸适体链与靶向目标物之间的特异性结合转化为可测量的电化学信号是电化学适体传感器研究的关键。为了得到测量信号可用电化学活性标签标记核酸适体链，如二茂铁衍生物，亚甲蓝以及钌络合物。然而，核酸适体链标记是一个复杂而耗时的过程，而且它可能影响核酸适体链与目标靶向物之间的结合力。因此，制备无标记核酸适体链(氧化还原部分不直接与寡核苷酸连接)引起了研究者们极大的关注。开发具有高度生物亲和力的单链核酸适体检测平台非常容易。然而，对于许多基于纳米材料所构筑的适体传感器而言，当核酸适体链与靶向目标物结合时，由于适体链与纳米基底材料之间的吸附作用较弱，癌症标记物和核酸适体链之间形成的G-四链体很容易从基底上脱落。