[发明专利]一种ECL传感芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种用于半胱氨酸蛋白酶‑3快速检测的ECL传感芯片及其制备方法和应用，涉及生物电化学传感器技术领域。本发明以PCN‑333(Al)为发光试剂Ru的载体，共价结合羧基Ru和共反应剂PEI，制备Ru‑PEI@PCN‑333(Al)复合材料；利用CS作为粘合剂将复合材料和AuNPs修饰到SPE工作电极的表面；再通过Au‑S键将二茂铁多肽修饰到电极上，构建ECL传感芯片。由于Fc的靠近，Ru的ECL信号被猝灭；当加入Caspase‑3后，使ECL信号恢复。利用所述传感芯片，可以有效监测细胞凋亡过程中Caspase‑3活性，在药物疗效评估和癌症治疗监测等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物电化学传感器技术领域，具体涉及一种用于半胱氨酸蛋白酶-3快速检测的ECL传感芯片及其制备方法和应用。

背景技术

细胞凋亡是一种基因介导的细胞自杀行为，对维持生物体环境稳态和清除异常细胞起着重要作用。凋亡过程异常可导致癌症、神经退行性疾病等许多严重的疾病。半胱天冬氨酸蛋白酶(Caspases)是一类与细胞凋亡密切相关的天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶。Caspase-3是Caspase家族中最重要也是研究最多的蛋白质，它处于凋亡网络的核心位置。细胞的凋亡水平可以由Caspase-3的表达来体现。因此监测Caspase-3的活性，对于了解其在细胞凋亡过程中的作用，以及相关疾病的诊断与治疗具有重要意义。

目前，用于Caspase-3活性检测的方法主要有比色法、荧光法、化学发光法和电化学法等。电化学发光法(ECL)是一种结合了电化学和化学发光的技术,拥有灵敏度高、动态范围宽、操作简单、背景信号低等优点。但是由于缺少性能良好的电致化学发光试剂和设计合理的生物传感机制，所以鲜有报道将该方法用于Caspase-3活性的检测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于半胱氨酸蛋白酶-3快速检测的ECL传感芯片及其制备方法和应用，首次将MOFs固载Ru发光材料应用于Caspase-3的ECL传感领域，获得了较高的灵敏度和稳定性，可以有效的监测细胞凋亡过程中Caspase-3的活性，在药物疗效评估和癌症治疗监测等方面具有广阔的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种发光材料Ru-PEI@PCN-333(Al)的制备方法，包括以下步骤：将[Ru(bpy)₂(mcpbpy)]²⁺和聚乙烯亚胺混合进行共价结合反应，得Ru-PEI复合物；

将所述Ru-PEI复合物和PCN-333(Al)混合搅拌24h，得所述发光材料Ru-PEI@PCN-333(Al)。

优选的，所述Ru-PEI复合物的制备方法，包括：将[Ru(bpy)₂(mcpbpy)]²⁺与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺混合20～40min，将得到的混合液再与聚乙烯亚胺继续混合2～4h，得所述Ru-PEI复合物。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的发光材料Ru-PEI@PCN-333(Al)。

本发明还提供了上述发光材料Ru-PEI@PCN-333(Al)在制备电化学发光芯片中的应用。

优选的，所述电化学发光芯片包括ECL传感芯片。

本发明还提供了一种ECL传感芯片，包括丝网印刷电极基体，通过壳聚糖粘合到所述丝网印刷电极基体表面的发光材料Ru-PEI@PCN-333(Al)、AuNPs和二茂铁多肽。

优选的，所述二茂铁多肽的多肽序列包括SEQ ID NO.1～SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列。

本发明还提供了上述ECL传感芯片的制备方法，包括以下步骤：