[发明专利]一种构建光电化学传感器检测5-羟甲基胞嘧啶的方法

说明书

本发明公开了一种基于钙钛矿和黑色二氧化锆构建光电化学传感器检测5‑羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸(5hmC)的方法。光电化学传感器包括电极，以及电极上依次修饰有钙钛矿、巯基丙酸、5hmC和黑色ZrO₂。首先构建了以钙钛矿为基底的光电化学生物传感器，利用钙钛矿Bi₄TaO₈Cl良好的光电活性和稳定性，M.HhaI甲基转移酶催化5hmC上羟甲基与巯基的特异性反应，以及黑色ZrO₂对磷酸基团的特异性识别，通过黑色ZrO₂与Bi₄TaO₈Cl形成异质结促进光生电子转移增强光电信号，实现对5hmC的高灵敏性和高特异性检测。本发明的检测方法简便易于操作，成本低，不仅扩大了两种纳米材料的应用范围，也可实现对5hmC的检测。

技术领域

本发明涉及光电化学分析技术领域，具体涉及一种基于钙钛矿和黑色二氧化锆的光电化学生物传感器的制备及其用于检测5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸(5hmC)的方法。

背景技术

5hmC最早于1952年在噬菌体中被发现，但在当时并没有引起足够的重视。直到2009年，Science上报道了5hmC在哺乳动物基因组DNA中有着丰富的表达，并且5-甲基胞嘧啶(5mC)可以被TET(ten-eleven translocation)酶家族氧化为5hmC，由此关于5hmC的研究引起了人们的广泛关注。作为“第六碱基”，5hmC的功能、基因组分布及生物学功能都在深入研究。值得注意的是，5hmC水平在各种癌症中显著降低，表明5hmC在癌症发展中发挥重要作用。此外，在骨髓增生异常综合征、阿尔茨海默症、精神病患者中也发现5hmC分布异常。目前已有的研究表明，5hmC是一种新兴的疾病诊断、治疗和预后的生物标志物。因此，发展准确、可靠、灵敏的5hmC检测技术非常重要。

近年来，随着生物分子检测技术的逐渐成熟，已有越来越多的方法用来检测5hmC，包括高效色谱-质谱联用(HPLC-MS)法，薄层色谱法、毛细管电泳-质谱联用技术和单分子实时测序等。然而，上述方法要么需要专业操作人员，要么太昂贵或太耗时，因此开发简单、快捷、低成本、具有高灵敏性和高选择性的替代方法至关重要。

光电化学传感器利用光电化学的原理，可以将电化学分析和光化学分析的优点结合起来。因为光电化学检测采用独立的激发光源和信号采集系统，所以拥有较高的灵敏度。此外，和需要复杂且昂贵设备的光学技术相比，光电化学仪器更简单、便宜且更容易小型化。钙钛矿Bi₄TaO₈Cl具有独特的光电性能和稳定性。黑色二氧化锆是一种新型的具有可见光活性的光催化材料，由于其独特的氧空位和硼掺杂的结构，它的带隙结构得到了改善，光生电子分离效率增强。但目前尚未有基于钙钛矿Bi₄TaO₈Cl和黑色二氧化锆的光电化学分析方法检测5hmC的报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种检测5hmC的光电化学生物传感器及其制备方法，实现对5hmC的简便、快速、灵敏检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种基于钙钛矿和黑色二氧化锆检测5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器，其特征在于，包括电极，所述电极上依次修饰有钙钛矿、巯基丙酸、5hmC和黑色金属氧化物。

优选的，所述电极为ITO电极；所述钙钛矿为氨基化的钙钛矿，其化学式为：Bi₄TaO₈Cl-NH₂。所述黑色金属氧化物为黑色ZrO₂。

本发明的第二方面，提供上述光电化学生物传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)对电极进行清洗得到预处理电极；