[发明专利]基于微量荧光水凝胶的毛细管传感器及其制备方法

权利要求书

1.基于微量荧光水凝胶毛细管传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）制备毛细管传感器的荧光水凝胶前体溶液，所述荧光水凝胶前体溶液包括：形成凝胶的前体分子、用于识别靶标的智能分子、以及荧光响应探针；

（2）将一定量的荧光水凝胶前体溶液填充至毛细管内部，溶液固化为凝胶状态，得到对应靶标的凝胶态毛细管传感器。

2.根据权利要求1所述基于微量荧光水凝胶毛细管传感器的制备方法，其特征在于，所述方法还包括步骤（3）：将凝胶态毛细管传感器进行冻干处理，得到随弃式毛细管传感器。

3.根据权利要求1所述基于微量荧光水凝胶毛细管传感器的制备方法，其特征在于，所述形成凝胶的前体分子包括琼脂糖、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐化明胶、核酸分子中的任意一种；

所述用于识别靶标的智能分子包括核酸适配体、抗体分子、分子印记材料；

所述荧光响应探针用于识别智能分子与靶分子结合事件，并产生荧光信号；所述荧光响应探针包括N-甲基卟啉二丙酸 IX或羧基荧光素。

4.根据权利要求1所述基于微量荧光水凝胶毛细管传感器的制备方法，其特征在于，当待测靶标为Pb²⁺，采用琼脂糖为形成凝胶的前体分子，采用G-4链体PS2.M为识别靶标的智能，采用N-甲基吗啉为荧光响应探针来标识G-4链体结构的形成；

当待测靶标为Pb²⁺，Pb²⁺毛细管传感器的制备方法具体为：

（1）取G-4链体、N-甲基吗啉、KCl、Tris-HCl和琼脂糖混合，加热混匀，获得荧光水凝胶前体溶液；

在所述荧光水凝胶前体溶液中：琼脂糖质量百分比为0.5-1.5%，G-4链体PS2.M的浓度为1-2.5 μM，N-甲基吗啉的浓度为2-9mM，K⁺的浓度为100-300 mM，Tris-HCl的浓度为5-10mM、pH为5-7.6；

（2）将2-8μL步骤（1）制备的荧光水凝胶前体溶液注入毛细管中，冷却一定时间后，制备获得凝胶状态的Pb²⁺毛细管传感器。

5.根据权利要求4所述基于微量荧光水凝胶的Pb²⁺毛细管传感器的制备方法，其特征在于，将步骤（2）制备的凝胶状态的Pb²⁺毛细管传感器放到冰箱冷冻，然后采用真空冷冻干燥机进行冻干，获得冻干状态的Pb²⁺毛细管传感器。

6.根据权利要求4所述基于微量荧光水凝胶的Pb²⁺毛细管传感器的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，对于所述荧光水凝胶中各成分浓度，最优参数分别为：琼脂糖含量为0.6%，G-4链体PS2.M的浓度为2 μM，N-甲基吗啉的浓度为4 mM，K⁺的浓度为200 mM，Tris-HCl的浓度为10 mM、pH = 7.6。

7.根据权利要求1-6所述基于微量荧光水凝胶的Pb²⁺毛细管传感器的制备方法，其特征在于，所述毛细管的直径为0.1-1mm，毛细管内凝胶的长度为0.5-10mm。

8.一种基于微量荧光水凝胶的Pb²⁺毛细管传感器，采用权利要求4-7任一项所述方法制备，其特征在于，凝胶状态的Pb²⁺毛细管传感器包括毛细管和被注入到毛细管中的荧光水凝胶；

所述荧光水凝胶中含有G-4链体PS2.M、K⁺、N-甲基吗啉；其中，G-4链体PS2.M为信号识别元件，N-甲基吗啉为荧光探针来标识G-4链体结构的形成；

使用过程中待测溶液接触毛细管内的微量凝胶后产生荧光信号，信号的强弱将用于表征待测靶标的浓度。

9.根据权利要求8所述一种基于微量荧光水凝胶的Pb²⁺毛细管传感器，其特征在于，所述荧光水凝胶中各成分浓度分别为：琼脂糖含量为0.6%，G-4链体PS2.M的浓度为2 μM，N-甲基吗啉的浓度为4 mM，K⁺的浓度为200 mM，Tris-HCl的浓度为10 mM、pH = 7.6；

所述凝胶状态的Pb²⁺毛细管传感在5 nM ~100 nM，200 nM ~ 2000 nM的范围内，铅离子的浓度和信噪比呈现线性响应关系，最低检测限为7 nM；

将所述凝胶状态的Pb²⁺毛细管传感器放到冰箱冷冻后采用真空冷冻干燥机进行冻干，获得冻干状态的Pb²⁺毛细管传感器；所述冻干状态的Pb²⁺毛细管传感器在5 nM ~100 nM，200 nM ~ 2000 nM的范围内，信噪比与Pb²⁺浓度呈现良好的线性关系，检测限为5.5 nM。