[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

说明书

本发明属于生化传感器技术领域，具体涉及基于微量荧光水凝胶的毛细管传感器及其制备方法。将光学探针，特异性信号识别元件，包裹在毛细管内的微量水凝胶中，后进行冻干处理，实现可应用于生化领域的随弃式传感器件。本发明提供的基于微量水凝胶构建的毛细管传感器，利用毛细管的狭窄空间实现了传感器智能凝胶用量的微量化以及待测溶液的微量化；而且可以直观裸眼检测，方便携带，灵敏度高、操作简单、特异性强、可以定量分析，不依赖于专业的技术人员和大型的实验设备，提高了在现场检测领域的应用潜力。

技术领域

本发明属于生化传感器技术领域，具体涉及基于微量荧光水凝胶的毛细管传感器及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种交联的亲水性聚合物，可以被生物分子（如DNA）功能化，用于制作对某种离子或分子敏感的生物传感器。基于荧光水凝胶的光学传感器具有快速、简便、可视化的特点；然而现有的荧光水凝胶传感器在使用过程中需要定量设备取一定体积的待检测样本与凝胶接触后进行检测，这在一定程度上限制了荧光水凝胶传感器的商品化进程。

含Pb²⁺化妆品可以使消费者在短时间内快速达到美白效果，但是铅可以通过皮肤被人体吸收，长期使用会使皮肤变得粗糙、容易长斑、会对人体的神经心血管骨骼等造成严重损害，以及诱发其他严重并发症。因此开发一种灵敏、准确、易操作、便携式的Pb²⁺生物传感器非常重要。本发明以铅离子为模型靶标开发了一种无需定量设备的荧光水凝胶毛细传感器。Pb²⁺诱导的G-4链体寡核苷酸是一种感知Pb²⁺的功能性DNA分子。G-4链体是一种独特的高阶结构，其中富G核酸序列的形成是由Hoogsteen型碱基配对连接的G-4链体堆叠阵列。Guo等（GUO L, NIE D, QIU C, et al. A G-quadruplex based label-free fluorescentbiosensor for lead ion[J]. Biosens Bioelectron. 2012, 35(1): 123-127.）提出了在溶液体系中，基于G-4链体的无标记铅离子荧光生物传感器，实现了Pb²⁺的定量检测。然而荧光溶液体系检测目标离子依赖于专业仪器的分析检测，不方便携带，更不利于现场检测。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于微量荧光水凝胶的毛细管传感器及其制备方法，将光学探针，特异性信号识别元件，包裹在毛细管内的微量水凝胶中，一步实现可应用于生化领域的随弃式传感器件；利用毛细管的狭窄空间实现了传感器智能凝胶用量的微量化以及待测溶液的微量化。

本发明是通过以下技术方案实现的：

基于微量荧光水凝胶毛细管传感器的制备方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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；

所述所述荧光水凝胶前体溶液中还能够添加辅助产生荧光信号的分子或离子；