[发明专利]光热效应-光电生物传感纸芯片在microRNA-141检测中的应用

说明书

本发明公开了一种三维纸芯片光热效应‑光电生物传感器的制备方法及所述的三维纸芯片设备在microRNA‑141检测中的应用。通过蜡打印技术在纸芯片上制备信号采集区、加样区和储水区，并印制三电极，进而对信号采集区功能化，经过层层修饰，在信号采集区加入含有无水硫酸钠电解溶液，连接电化学工作站和808 nm近红外光驱动设备，实现对microRNA‑141高灵敏、高准确性、便携式的双信号检测。

技术领域

本发明涉及光热生物传感检测技术、光电生物传感检测技术、纸芯片技术领域，更具体的说是一种适合于光热生物传感和光电生物传感相结合的三维纸芯片传感器平台的构建。

背景技术

微流控纸基生物传感装置由于其小型化、便携、试剂用量少等优点，为重大疾病提供快速临床诊断工具。其中，三维纸芯片光电生物传感分析设备由于具有简单、成本低，易于操作以及具有高比表面积和三维多孔微结构等优点备受关注。但由于单一信号检测极易产生误差从而产生假阳性或假阴性的结果，所以在实际应用中仍然存在一定的挑战。

近年来，近红外光驱动的光热效应在生物医学领域显示出巨大的潜力，主要运用纳米粒子介导的光热效应引入生物传感器中。光热生物传感器因其实验过程简单、成本低以及信号读取方便等优点，在生物分子检测中的研究逐渐增多。光热生物传感主要通过将传统的免疫传感信号转换为光热信号即温度信号，所产生的热量只需要普通的温度计便可完成信号采集，因此非常适合于现场生物分子即时检测。

为了解决单一信号容易产生误差问题，进一步提高生物分子的检测准确度，我们将光热生物传感和光电生物传感相结合引入到三维纸芯片设备中，此设备同时满足样品固定、溶液渗透流动和生物分子信号分析等要求。以microRNA-141为分析模板利用光电信号和温度信号双信号同时检测，可以提高检测结果的选择性、灵敏度和准确度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是制作一种操作简单、灵敏度高，同时实现光电生物传感和光热生物传感相结合的纸芯片光热效应-光电生物传感器，以实现microRNA-141的双信号检测。

为了解决上述问题，本发明是通过以下措施来实现的：纸芯片光热效应-光电生物传感器在microRNA-141检测中的应用，其主要包括以下步骤：

（1）在计算机上利用AI CS4软件设计纸芯片的疏水蜡打印图案，样式如附图1所示；将设计好的打印图案通过蜡打印技术打印在纸芯片上，然后将打印过的纸芯片放置到烘箱中，130 °C加热2 min，直至蜡融化并浸湿整个纸芯片的厚度，使其在纸芯片上形成疏水墙，其中纸芯片中黑色部分为疏水区域、灰色部分为半亲水半疏水区域、白色部分为亲水区域；

所述纸芯片，其特征在于：其中纸芯片A上的圆形区为中空加样区，纸芯片B上的圆形亲水区为光电信号采集区和光热温度采集区，纸芯片C上的圆形区为储水区；

（2）采用丝网印刷技术对步骤（1）中所得的纸芯片B光电信号采集区和光热温度采集区印刷碳工作电极，在纸芯片C储水区印刷碳对电极和Ag/AgCl参比电极，然后将纸芯片B保持不动，纸芯片A向上折叠，纸芯片C向下折叠，折叠后上下顺序为A-B-C；

（3）对步骤（2）纸芯片B光电信号采集区和光热温度采集区功能化生长金纳米粒子：首先在纸芯片上重复三次滴加50 µL金纳米粒子种子溶液，室温干燥，然后将25 µL质量浓度为1 %的氯金酸和25 µL浓度为20 mM的盐酸羟胺混合，滴加到纸芯片表面，待反应完成后，用去离子水冲洗电极表面，室温下干燥即可；

所述金纳米粒子种子溶液，其特征在于：质量浓度为1 %的氯金酸和质量浓度为1%的柠檬酸钠，在90 °C下反应15 min；