[发明专利]一种纳米粒子、生物传感器及其制备方法、应用

说明书

本申请公开了一种纳米粒子、生物传感器及其制备方法、应用。所述纳米粒子包括Fe₃O₄纳米颗粒、Au纳米颗粒和半胱氨酸；所述Au纳米颗粒包裹在Fe₃O₄纳米颗粒的表面。所述半胱氨酸连接在Au纳米颗粒上。该生物传感器不仅具有较高的灵敏度和选择性，而且经过15次再生处理后具有良好的稳定性。该生物传感器能够检测多巴胺，其浓度为1μmol L^‑1～120μmol L^‑1，检测下限为3.3nmol L^‑1。最后，该平台已成功应用于大脑皮层全局神经元下的鱼脑多巴胺分析。该FET生物传感器是第一个通过永磁体在线远程控制灵敏度和检测限的生物传感器。它为可重复使用、廉价和大规模生产打开了大门。

技术领域

本申请涉及一种纳米粒子、生物传感器及其制备方法、应用，属于传感器领域。

背景技术

磁性是物质本身具有的特性，这种性质是由于物质内部的电子绕原子核轨道运动和绕本身的自旋运动而产生的。其中应用比较广泛的就是四氧化三铁纳米粒子。由于磁性四氧化三铁纳米粒子化学性质稳定以及良好的磁性能，自发现以来广泛应用于催化、磁流体、磁共振成像以及环境科学等领域。近年来，Fe₃O₄纳米粒子因其分离和传递方便、比表面积大、合成和表面修饰可控、生物相容性好、可回收利用等优点，在医用材料、生物分析和生物技术中的可视化和治疗剂以及药物传递系统等方面引起了研究者的广泛关注。四氧化三铁的制备方法有很多，主要有共沉淀发、热解法、微乳液法和水热法。其中共沉淀法是一种比较简单且可以合成形貌可控的纳米粒子的常用方法。

多巴胺是一种重要的神经递质生物分子，当在体内的多巴胺含量异常时可能引起帕金森病、心脏病和精神分裂症等，因此，在临床诊断中需要一种准确快速的多巴胺检测方法是至关重要的。目前报道的多巴胺的检测方法主要有色谱分析法、荧光法、高效液相色谱法、化学发光法。但是这些方法都具有操作繁琐、灵敏度低等缺陷。电化学方法因其高的灵敏度受到广泛的关注。如Cheng等人开发了一种基于金纳米粒子/多壁碳纳米管杂化的电化学传感平台检测多巴胺，传感器的线性范围为50nM～2.7mM，检测限为15nM而且该传感器可以去除抗坏血酸和尿酸的干扰。

发明内容

多巴胺是大脑生理学中的一种神经递质，它的检测对于研究大脑活动和理解大脑功能至关重要。然而，由于缺乏可重复在线检测-再生循环的平台，用于监测生理和病理过程中多巴胺的再生生物传感器仍然具有挑战性。为此，我们研制了一种结合体内监测系统的可再生磁控场效应晶体管(FET)传感器。

金纳米粒子具有良好的导电性和生物亲和性常用在生物传感器中用来提高生物传感器的性能，而且很容易通过巯基偶联半胱氨酸进一步来活化，使其具有更好的生物相容性。本章合成四氧化三铁@金@半胱氨酸(Fe₃O₄@Au@Cys)溶液,基于酪氨酸酶可以催化多巴胺，因此在四氧化三铁@金@半胱氨酸(Fe₃O₄@Au@Cys)溶液中加入酪氨酸酶将其固定在制作好的叉指电极上实现多巴胺的检测。由于四氧化三铁纳米粒子具有良好的磁响应，当四氧化三铁@金@半胱氨酸和酪氨酸酶混合溶液在磁场中固定在叉指电极的过程中会使溶液的分布达到局部的富集，这样就可以实现提高传感器灵敏度。

根据本申请的第一方面，提供一种纳米粒子。

一种纳米粒子，所述纳米粒子包括Fe₃O₄纳米颗粒、Au纳米颗粒和半胱氨酸；

所述Au纳米颗粒包裹在Fe₃O₄纳米颗粒的表面。

所述半胱氨酸连接在Au纳米颗粒上。

所述Fe₃O₄纳米颗粒、Au纳米颗粒和巯基化合物的摩尔比为(1～2):(0.5～1):(0.1～0.2)优选1:0.5:0.1；