[发明专利]一种基于三维D NA-CdSe量子点纳米网敏化SnO2的光电生物传感器及应用

说明书

本工作中，基于3D CdSe QDs‑DNA纳米网敏化介孔SnO₂，构建了一种超灵敏的光电生物传感器。制备的SnO₂材料具有多孔结构，比表面积大，作为传感器的光电基底材料。CdSe QDs作为增敏材料与SnO₂的带边能级匹配，能够促进光生载流子的有效传递。为增加CdSe的负载量，组装了新型3D CdSe QDs DNA‑NR。此外，采用靶向双循环诱导的双足DNA步行器级联扩增策略，通过循环放大产生的大量outputDNA，将信号探针3D CdSe QDs‑DNANR修饰到电极上，从而产生极强的PEC与ECL信号，能够实现对HIV的灵敏检测。该方法显示出宽的线性范围和极低的检测限，同时可以为其他生物分子的检测提供策略，为疾病的早期诊断提供了新方法。

技术领域：

本发明涉及一种基于3DDNA-CdSe QDs纳米网敏化介孔材料SnO₂的光电化学生物传感器；以及所述生物传感器的制备方法及其检测HIV的分析应用。

背景技术：

HIV是一种通过破坏淋巴细胞，使人体丧失免疫功能，从而感染后天免疫缺陷综合征(AIDS)的病毒。因此，早期定量检测HIV生物标志物或基因对于及时诊断和治愈艾滋病至关重要[Fatin,M.F.；Ruslinda,A.R.et.al.B.Biosens.Bioelectron.2016,78,358-366]。开发的光电化学(PEC)和电化学发光(ECL)特性的新型生物分析技术[Li L,ChenY,Zhu JJ.Analytical Chemistry,2017,89(1):358-371.]具有低背景、高灵敏度，并且检测周期短、易于控制、且光学设备简单等优点[Ge J,Li C,Zhao Y,et al.ChemicalCommunications,2019,55(51):7350-7353.]。量子点具有优异的ECL和PEC特性，它的带隙相对较窄，它能够在可见光区域捕获光子[Y.Zhang,M.Wang,Y.Wang,J.et.al.Biosens.Bioelectron.,2019,126,23-29.]，因此可以作为高效的光敏材料。为了进一步提高传感器的灵敏度，增加了量子点的负载量，我们设计组装了新型三维CdSe量子点的DNA纳米网状结构(3D CdSe QDs DNA-NR)作为高效的光敏材料，能够提高网状纳米材料的稳定性和可控性，从而显著提高生物传感器的PEC和ECL信号。

较高光电流转换效率的敏化结构也可以轻松提高PEC生物传感器的性能。本实验合成的介孔SnO₂比表面积大，拥有更高的电子迁移率和良好的化学稳定性，可以作为PEC免疫传感器的理想衬底[Y.Zhang,M.Wang,Y.Wang,J.Feng,Y.Zhang,X.Sun,B.Du andQ.Wei.Biosens.Bioelectron.,2019,126,23–29.]。将SnO₂等大带隙半导体与CdSe量子点等小带隙敏化剂耦合可以形成级联带级，可以充分利用光能，有效地促进电子-空穴分离[Vasiliev R.B,BabyninaA.V,Maslova O.A,et al.ournal ofMaterials Chemistry C,2013,1(5):1005-1010.]。因此，我们提出一种3D CdSe QDs DNA-NR敏化介孔SnO₂的超灵敏的光电生物传感策略。

在本实验中，我们基于3D CdSe QDs-DNANR敏化介孔SnO₂材料的光电信号，利用靶向双循环诱导的双足DNA步行器级联扩增策略，产生大量outputDNA。再将信号探针3D CdSeQDs-DNANR修饰到电极上，从而产生极强的PEC与ECL双信号，实现了对HIV的灵敏检测。该方法同时可以为其他生物分子的检测提供策略，为疾病的早期诊断提供了新方法。

发明内容：

本发明的目的之一是制备介孔SnO₂光电材料和3D CdSe QDs-DNA纳米网信号探针。

具体包括以下步骤：