[发明专利]以二氧化钛纳米棒复合材料为电化学示踪剂的电化学适配体传感器的构建方法

说明书

本发明涉及一种以TiO₂纳米棒复合材料为电化学示踪剂的电化学适配体传感器的构建方法：通过醇还原法将Pt‑Sn双金属纳米颗粒均匀地沉积在圆柱形TiO₂纳米棒的表面合成出PtSn@TiO₂纳米复合材料。将其分散于壳聚糖溶液中并滴加在GCE电极表面，以BS³为双氨基交联剂将NH₂‑cDNA固定在修饰的电极表面，接着通过NH₂‑cDNA和适配体之间的DNA杂交将链霉素适体固定在电极上。当引入链霉素和核酸外切酶混合物时，适配体可以优先与链霉素特异性结合并与电极表面的NH₂‑cDNA分离形成单链DNA结构。仅作用于单链DNA的核酸外切酶选择性地消化降解单链NH₂‑cDNA、适配体‑链霉素复合物使之释放链霉素，被释放的链霉素可以循环往复地与电极表面的剩余的适配体特异性结合。该电化学适配体传感器能够快速灵敏地检测链霉素，且线性范围较大、检测限较低。

技术领域:

本发明属于电化学适配体传感器构建技术领域，具体涉及一种以TiO₂纳米棒复合材料为电化学示踪剂的电化学适配体传感器的构建方法，该电化学适配体传感器可用于检测链霉素。

背景技术:

链霉素是用于治疗人和动物中革兰氏阴性感染的氨基糖苷类抗生素之一。然而，已知土壤，农作物和生态环境中的链霉素残留物会引起严重的公共健康问题，例如过敏反应，肾毒性和耳毒性。比如，耳毒性可导致第8对颅神经损伤，导致头晕，耳鸣，听力丧失或永久性耳聋。常规链霉素分析方法包括放射免疫测定，酶联免疫吸附测定，高效液相色谱和液相色谱-质谱等，但都涉及耗时的操作、繁琐的样品制备程序和昂贵的设备。因此，在实际样品中检测链霉素需要快速，灵敏且具有成本效益的策略。

作为一种快速发展的分析技术，电化学适配体传感器有很多的优点，比如优异的选择性，低成本，简单的操作程序，以及对特定分析物的快速响应。尤其是，适配体由于成本低，大规模生产，易于合成和修饰，降低的免疫原性反应，优异的热稳定性和固有的结合亲和力等优点，而优于常规的识别元件如抗体等生物识别元件。比如，将链霉素适配体固定在金纳米颗粒-巯基石墨烯量子点纳米复合物上，构建用于检测链霉素的适配体传感器。基于电化学阻抗技术对链霉素适配体传感器进行表征，该适体传感器在人血清样品中的链霉素的线性浓度范围为0.1至700 pg mL^-1，检测限为0.033 pg mL^-1。

为了扩增检测信号，利用核酸酶（核酸内切酶和核酸外切酶）辅助靶再循环用于痕量分析物的检测，导致多重信号放大，从而导致传感器的高灵敏度。在这些测定中，靶标-适配体复合物中的适配体链被RecJ_f核酸外切酶消化分解为单核苷酸，释放靶标。释放的靶标可以继续参与下一个循环。靶标可以重复释放和回收，从而导致多重信号放大，产生高灵敏度。例如，Chen等人设计了一种电化学适配体传感器，用RecJ_f核酸外切酶辅助靶（分析物）回收同时检测土霉素和卡那霉素。靶标-适配体-MNM（MNM为金属离子掺杂的微纳米金属有机结构作为信号示踪剂）复合物中的适配体链被RecJ_f核酸外切酶消化分解为单核苷酸，释放靶标和信号示踪剂MNM。释放的靶标可进一步参与下一个反应循环以产生更多信号示踪剂。该适配体传感器的线性范围为0.5pM至50nM，对土霉素的检测限为0.18pM，对卡那霉素的检测限为0.15pM。尤其是，核酸外切酶不需要任何特定的核酸识别序列，可以催化相邻寡核苷酸之间的磷酸二酯键的水解以产生单核苷酸。例如，已知RecJ_f核酸外切酶选择性地从5'到3'的方向消化单链DNA结构，以释放可再循环的靶标。