[发明专利]一种缺陷调控半导体的光电化学核酸分析方法

摘要

本发明公开了一种缺陷调控半导体的光电化学核酸分析方法，可用于多种核酸目标物的定量分析。本发明首先依次将富含缺陷的二氧化钛和核酸捕获探针修饰到电极构成生物传感界面。利用结合有激元金属纳米结构的核酸探针与目标物杂交引起构像变化，在剪切酶的作用下，产生大量含有激元金属纳米结构的核酸残余片段，通过该片段与电极上的捕获探针杂交，将激元金属纳米结构锚定于电极界面。在一定波长光激发下，激元金属纳米结构产生局域表面等离子共振从而显著改变传感器光电流信号。该方法操作简单，灵敏度高，选择性好，同时也为光电化学生物传感信号转导提供了新模式。

主权项

1.一种缺陷调控半导体的光电化学待测目标物分析方法，其特征在于：包含以下步骤：(1) 缺陷型二氧化钛的制备：以铁离子作为掺杂剂调控二氧化钛中缺陷浓度，将5‑15 mg的六水合三氯化铁固体溶解在7‑11 mL油酸、4‑7 mL油胺和5 mL乙醇的混合溶剂中，随后加入5 mmol酞酸丁酯搅拌10分钟，转移至35 mL的敞口玻璃瓶，最后将该玻璃瓶放入到100 mL的装有20 mL乙醇溶液的聚四氟乙烯反应釜，130‑160℃反应14‑20个小时；冷却后用乙醇离心洗涤两次，收集固体成分，制得缺陷型二氧化钛；(2) 缺陷型二氧化钛的表面修饰：将步骤(1)制备的缺陷型二氧化钛分散到3‑5 mL甲苯、20‑25 mL二甘醇和1.6‑2.5 g的聚丙烯酸的混合溶液中，缓慢加热至100℃，然后再加热至180℃回流8‑10小时，然后用乙醇和水交替离心洗涤3‑5次，收集固体成分；(3) 光电化学生物传感器的构建：将步骤(2)收集的固体分散到水中，得到浓度为2‑5 mg/mL的溶液，取5‑10 μL所得溶液滴加到聚二烯丙基二甲基氯化铵修饰的电极表面，干燥后浸入到含30 mg 1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和20 mg N‑羟基琥珀酰亚胺的水溶液中，40 分钟后，用10 mM、pH 7.4的Tris‑HCl缓冲液淋洗后，将10 μL 浓度为2 ‑ 5 μM的带有氨基的捕获探针cDNA滴加到电极表面在4℃放置一夜；1 mM乙醇胺封闭1小时用Tris‑HCl缓冲液清洗；(4) 将发夹结构的核酸与激元金属纳米结构溶胶混合偶联，形成DNA‑激元金属纳米结构复合物核酸探针pDNA；(5) 将pDNA与待测目标物tDNA、DNA剪切酶和缓冲液混合1‑2小时，期间，pDNA与tDNA特异性地杂交从而打开发夹结构，在DNA剪切酶的作用下，剪切部分DNA序列，剩下一段结合有激元金属纳米结构的单链核酸残余片段rDNA，同时释放出tDNA继续参与下一轮循环反应，最终产生大量的结合有激元金属纳米结构的rDNA；(6) 将步骤(5)所得溶液80℃热处理10分钟使酶失活，自然冷却至室温，将所得溶液滴入到步骤（3）处理后的修饰电极上，孵育0.5‑1小时后，用PBS缓冲液淋洗，在激发光照射下，检测光电流信号，实现对待测目标物tDNA的灵敏检测；上述 pDNA的核酸序列为5'‑(CH₂)₆‑SH‑AAAGGAGAATGGGAAAAAAAAAAAAAACCCATTCTCCCAGTTGATT‑3'，tDNA的核酸序列为5'‑AATCAACTGGGAGAATGTAACT‑3'，cDNA的核酸序列为5'‑CATTCTCCTTAAAAAAAA‑NH₂‑(CH₂)₆‑3'，DNA剪切酶为核酸外切酶III；或pDNA的核酸序列为5'‑phosphorylate‑AGAGTTCAAAAGCCCTTCGAGGGAGTGAAGTGTGAGAAGGGCTTTTGTTAGGG‑(CH₂)₆‑SH‑3'，tDNA的核酸序列为5'‑GAAGGGCTTTTGAACTCT‑3'，cDNA的核酸序列为5'‑(CH₂)₆‑NH₂‑CCCTAACAAAAG‑3'，DNA剪切酶为λ核酸外切酶。