[发明专利]一种检测5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了基于手风琴状Ti₃C₂的光电化学分析检测DNA中5‑甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的方法，首先构建了包括电极、花状Bi₂S₃、手风琴状Ti₃C₂、聚多巴胺、5‑甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸、煅烧ZIF8的光电化学生物传感器。利用Bi₂S₃和Ti₃C₂能带匹配提高光电性能、聚多巴胺上的氨基与5‑甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸上的醛基的特异性共价反应，C‑ZIF‑8作为人工模拟酶，在H₂O₂存在下催化4‑氯‑1‑萘酚氧化生成苯‑4‑氯己二酮，将其沉积在电极表面作物绝缘膜，可以猝灭光电化学传感器响应。实现对DNA中5‑甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的检测，检测方法简单且易于操作，检测灵敏度高。

技术领域

本发明涉及光电化学分析技术领域，具体涉及一种检测5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

DNA甲酰化在表观遗传修饰领域中是非常重要的一部分。在DNA层面，5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸是DNA最主要的甲基化修饰形式。与基因调控、细胞分化和某些疾病[2]有关。虽然5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸存在于多种器官和细胞中，但其含量仅为胞嘧啶的0.02～0.002％，约为5hmC含量的百分之一。研究表明，5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的动态调控对基因表达的控制有显著影响。各种研究已经证实5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的重要性，但是由于缺乏灵敏性和选择性高的分析方法，分析及评估5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸含量对其研究对象的影响方面受到很大影响，因此实现对5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸及其含量的检测具有重要意义。

目前针对5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的相关检测方法主要包括薄层色谱法、气相色谱法、柱液相色谱法、液相色谱-质谱联用法、毛细管电泳法。虽然上述方法对检测5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸(5fC)有很大的效果，但也存在一些不足之处，例如需要精密复杂的仪器，样品前处理繁琐，需要专业的操作人员，检测灵敏性较低和特异性不强等缺点。因此，建立简单、快捷、具有高灵敏性和高选择性的方法，用于5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的检测，是至关重要的。

PEC生物传感器是基于快速光电转换和高效的生物分子特异性识别而开发的，具有电化学分析和光化学分析的优点。其利用光激发光电活性材料，产生光生电子和空穴。而光生电子则被电极捕获，产生电流。其激发光源和检测信号是完全不同的两种形式，这样可以有效地降低背景信号的干扰，从而极大地提高分析检测的灵敏度，且具有检测速度快、易于微型化、操作简单、仪器简单和背景信号低等优点。申请号为201810477154.8的专利公开了一种检测5-羟甲基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法，利用硫化钨良好的光电活性和生物兼容性，聚多巴胺优良的电子供体性质和生物兼容性，phos-tag-biotin对磷酸基团的特异识别和结合性能，以及M.HhaI甲基转移酶催化的5hmC上羟甲基与巯基的特异反应，实现对5hmC的检测。但该专利虽然对5hmC具有较好的选择性，但检测范围和灵敏度还有待提高。所以需要一种基于花状Bi₂S₃-MXene复合材料的光电化学分析检测5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，以实现对5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的高特异性和高灵敏性的检测。

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5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的光电化学生物传感器及其制备方法和应用。实现了对5-甲酰基胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的高特异性和高灵敏性的检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：