CN101126734A - 基于核酸适体修饰导电聚合物的生物传感器及其制备方法和用途 - Google Patents
基于核酸适体修饰导电聚合物的生物传感器及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101126734A CN101126734A CNA200610089295XA CN200610089295A CN101126734A CN 101126734 A CN101126734 A CN 101126734A CN A200610089295X A CNA200610089295X A CN A200610089295XA CN 200610089295 A CN200610089295 A CN 200610089295A CN 101126734 A CN101126734 A CN 101126734A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- organic conductive
- aptamer
- biology sensor
- conductive polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明涉及利用核酸适体对目标生物分子的特异识别，及其引起的有机导电聚合物电导性质的变化来实现对生物靶标的定量检测的生物传感器。该生物传感器的微电极由工作电极和对电极组成，工作电极或对电极分别由一根以上的电极丝组成，且组成工作电极和对电极的电极丝数目一样多并相对排列，在工作电极和对电极的电极丝之间为原位合成的修饰有核酸适体的有机导电聚合物膜或者纳米线，工作电极和对电极分别与导线连接。本发明利用检测目标分子与固定在微电极对间有机导电聚合物上的核酸适体的特异结合所引起的有机导电聚合物电导的变化，直接快速的得到对目标蛋白质等生物大分子的定量响应，避免了传统方法中复杂和耗时的标记和孵育操作。
Description
技术领域
本发明属于电阻型生物传感器领域，涉及利用核酸适体(Aptamer，核酸识体，适配子)对目标生物分子的特异识别，及其引起的有机导电聚合物电导性质的变化来实现对生物靶标的定量检测的生物传感器，特别涉及到对生物大分子蛋白质、多肽、多糖或细胞、病毒等的识别与浓度检测。
背景技术
生物传感器是有望改变传统的生化分析方法，进而广泛应用于临床检测、生化分析、生物学研究以及生化制品质量控制的一种方便快捷的分析手段和设备。在当前的研究中，传统的生物传感器基于抗体等生物分子的特异识别和生物酶的选择性高效催化，建立了通过荧光、电化学、放射测定等等分析方法对于目标生物分子的定量测定。但是生化分析以及生物学研究对于能够实现在微量复杂样品中的高灵敏、高通量、实时在线的快速分析方法的要求与日俱增，微纳尺度生物传感器应运而生。基于无机材料(如金属氧化物、纳米金和半导体硅等)的生物传感器为微纳传感器的研究提供了纳米材料独有的高灵敏度等优越性。最近已有基于纳米材料和微集成电路而建立的微型生物传感器的研究，以半导体硅纳米线作为基础，利用电路的微加工制备传感器阵列系统。但是在这种成型的电极阵列上进行多种生物识别分子的修饰(进而实现多种生物分子的同时检测)技术要求较高，不容易实现。另一方面导电聚合物膜和聚合物纳米材料被应用于单个电极的修饰，但都是以检测氧化还原电流、电压等电化学信号为基础制备传感器，多用于利用导电聚合物吸附气体的检测。而应用于生物检测，尤其是蛋白质等生物大分子检测的相关研究较少。Tao研究小组报道了利用包埋方法将葡萄糖氧化酶与导电聚合物结合，用于小分子葡萄糖的检测，同样基于导电聚合物电导的变化(NanoLett.，2004，4(9)，1785～1788)。生物传感器研究领域最新的报道来自于Lieber的研究小组，基于修饰有特异抗体的硅纳米线对于癌症标记蛋白的特异性识别引起硅纳米线电导的变化，对于几种癌症标记物进行了检测(NatureBiotechnology，2005，23(10)，1294～1301)。但以上的研究中，前者检测的是生化反应过程中所产生的H2O2，并非直接对于小分子葡萄糖的测定，实验所给出的检测浓度范围为2～9毫摩尔/升，灵敏度有限。而Lieber研究组所提出的传感器的制作方法以及修饰方法，都需要较为复杂的技术，不利于简便易行的实现原位的可控的制备传感元件，并实现多组分的同时测量。
发明内容
本专利主要目的在于提供一种基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器。
本发明的再一目的是提供一种基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器的制备方法。
本发明的另一目的是提供基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器的用途，利用有机导电聚合物材料和核酸适体的高特异性识别实现生物分子检测的高灵敏和高选择性，并以此为基础，通过微加工技术建立可以广泛应用于生化分析的检测阵列和芯片。
本发明是以有机导电聚合物为基础，利用电化学聚合方法在组成微电极的工作电极与对电极间制备有机导电聚合物节，通过对有机聚合物单体修饰生物识别物质核酸适体实现有机导电聚合物的生物功能化，并以此有机导电聚合物作为响应元件(作为生化检测的响应基础)。响应的原理为：将核酸适体修饰在有机导电聚合物上实现对生物分子的特异性识别，当目标生物分子与修饰于有机导电聚合物表面的生物识别物质核酸适体结合时，有机导电聚合物的电阻发生变化，从而实现对目标分子的定量响应。
本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器包括微电极、外接导线；其中微电极由工作电极和对电极组成，工作电极或对电极分别由一根以上的电极丝组成，且组成工作电极和对电极的电极丝数目一样多并相对排列，工作电极和对电极的电极丝之间的间距小于2微米，优选1～2微米，工作电极或对电极的电极丝之间的行间距大于50微米，优选行间距是50～300微米。在工作电极和对电极的电极丝之间为原位合成的修饰有核酸适体的有机导电聚合物膜或者纳米线，工作电极和对电极分别与外接导线连接。
将一个以上的具有上述结构的本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器并连起来后，能够得到由多个生物传感器组成的生物传感器阵列或芯片，该生物传感器阵列或芯片的核心检测或识别过程也是以有机导电聚合物电阻检测为基础和通过核酸适体识别的。
所述的工作电极、对电极、电极丝是由铂制成，所述的电极丝的数目优选是10根。
所述的工作电极或对电极的电极丝的宽度为1微米～20微米。
所述的有机导电聚合物膜是具有微米或纳米结构的聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩聚合物膜等；所述的有机导电聚合物纳米线是聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩纳米线等。
所述的核酸适体是指从寡聚核苷酸文库中筛选出的能与生物靶标蛋白质、多肽、多糖、细胞或病毒等特异结合的单链DNA或RNA。
本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器的制备方法包括：
(1)微电极的制备加工
传感器所使用的微电极是一常规的微电极，通过常规微加工、光刻蚀和电子束沉积制备得到的。首先在Si片表面进行热氧化，形成小于500纳米厚的SiO2氧化层，再在所得到的Si片表面气相沉积小于5纳米厚的Ti，经过光刻蚀得到电极阵列，然后再次将Pt通过电子束沉积在Ti表面得到Pt作为微电极的电极阵列，Pt的厚度为小于35纳米。最终得到的微电极如图1a、1b、1c所示。
(2)在微电极间制备传感材料
先制备好含有聚合物单体和连接有核酸适体的聚合物单体的电解质溶液。在电解池中加入上述电解质溶液，将封装、连接好外接导线的微电极放入电解液中，选择三电极体系以及合适的电压(流)，进行三步恒电位(流)电化学聚合，并调整选择适宜的反应时间。反应完成后，将所制备得到的电极冲洗，置于缓冲溶液中，在电导检测仪器上进行测试，并应用于目标生物分子的定量检测。
本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器的制备方法包括以下具体步骤：
(1)将支持电解质溶液与有机导电聚合物单体和连接核酸适体的有机导电聚合物单体的溶液混合，其中，混合液中有机导电聚合物单体与连接核酸适体的有机导电聚合物单体的摩尔比是100∶1～1000∶1，支持电解质溶液的浓度为0.01～1.0摩尔/升，所述的有机导电聚合物单体与连接核酸适体的有机导电聚合物单体为相同的有机导电聚合物单体。所得溶液作为下一步反应的电解液。
(2)将连有外接导线的组成微电极的工作电极和对电极的电极丝浸入步骤(1)的电解液中，向溶液中通入惰性气体15～30分钟。
(3)停止通气后，进行三步恒电流聚合，分别在工作电极和对电极间加载80～120nA电流30～60分钟；40～70nA电流90～120分钟；5～30nA电流90～120分钟进行聚合；聚合完毕，即得到可用于分析测试的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器。
所述的支持电解质溶液是HCl、LiClO4或它们的混合物的溶液等。
所述的核酸适体是指从寡聚核苷酸文库中筛选出的能与生物靶标蛋白质、多肽、多糖、细胞或病毒等特异结合的单链DNA或RNA。
所述的有机导电聚合物单体包括苯胺、吡咯或噻吩等。
所述的惰性气体是氮气、氦气或氩气。
本发明的连接核酸适体的有机导电聚合物单体可参照文献(SyntheticMetals，1996，83，117～123)所公开的方法进行制备得到。如通过在吡咯单体的3号位引入NHS基团(N-羟琥珀酰亚胺)，并由这一活性基团将核酸适体修饰在吡咯单体上。
本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器在分析应用时，其工作电极和对电极的导线分别与电阻检测设备连接。能够用于凝血酶的纳摩尔/升级别的分析；以及基于在有机导电聚合物单体上修饰有与生物大分子蛋白质、多肽、多糖等或细胞、病毒相应的核酸适体，以对生物大分子蛋白质、多肽、多糖等或细胞、病毒等测定分析。
本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器可用于凝血酶的纳摩尔/升级别的分析。有机导电聚合物单体上修饰的核酸适体是通过核酸适体筛选通用的SELEX技术得到的，它对于凝血酶具有极高的识别结合能力。因此将所制备的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器置于含有凝血酶的分析物溶液(由浓度小于500纳摩尔/升的凝血酶、20毫摩尔/升的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液，2毫摩尔/升K+离子组成)中时，凝血酶会与有机导电聚合物上的核酸适体结合，并改变有机导电聚合物本身的电阻，通过电阻检测设备的测量得到电阻的改变，从而可以定量凝血酶浓度。除了对于凝血酶的检测之外，本发明所提供的传感器制备方法还可以通过在同样的SELEX技术中筛选不同待分析生物靶标相应的核酸适体，并将其修饰在有机导电聚合物单体上，再通过上述方法制备传感器，可以实现更多生物传感器的建立，并对生物靶标测定分析，如用于对生物大分子蛋白质、多肽、多糖等或细胞、病毒等测定分析。
本发明包括生物传感器的建立方法，具体内容包括，如在电解液中将含有吡咯单体和连接有核酸适体的吡咯单体在微电极(如图1a、1b、1c)的工作电极上进行电聚合；以及用所制备的生物传感器进行特定生物靶标的测定，整个过程如图2所示。生物传感器制备的电聚合过程包括三步恒电位(流)电化学聚合，通过分步聚合方法得到具有微纳结构的修饰有核酸适体的有机导电聚合物材料(如图3a、3b)。检测过程中，将制备好的生物传感器置于三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，加入凝血酶进行测试。在吉时利(Keithley)4200高分辨电学性质测试系统上进行测试，通过监测在加入和未加入凝血酶前后电阻变化对其进行定量分析，实验证明凝血酶的浓度与导电聚吡咯电阻的减小值成良好的线性关系，如图4所示。进一步的研究表明在没有核酸适体修饰的空白导电聚吡咯上凝血酶的响应变化率相比其在修饰过核酸适体的导电聚吡咯的响应变化率很小，可以忽略(如图5)，这说明了响应信号的产生是以凝血酶和凝血酶核酸适体之间的特异性结合为基础的。在同一生物传感器上进行不被凝血酶核酸适体识别的牛血清白蛋白对照实验，可以发现牛血清白蛋白在传感器上的响应较小，即使浓度达到10微摩尔/升也对凝血酶的检测影响很小(图6)，因此，利用本发明提供的生物传感器对凝血酶的检测具有很高的选择性，基本不受其他生物分子的干扰。
在本发明中，生物样品的检测是以在工作电极和对电极间形成的修饰有核酸适体的有机导电聚合物膜或者纳米线本身的电阻变化为分析信号，方法简单，测试灵敏。本发明的生物传感器的制备方法可以通过控制不同工作电极和对电极间加载聚合电流的与否，易于实现定位聚合具有不同生物识别功能的有机导电聚合物，可以实现微电极阵列的制备。通过不同性质的核酸适体修饰的有机导电聚合物单体分别进行定位聚合，得到同一阵列中不同生化分析物的同时测定；同时，本发明的生物传感器以生物分子探针—核酸适体为分子识别元件。核酸适体指从寡聚核苷酸文库中筛选出的能与蛋白质等靶标特异结合的单链DNA或RNA，其特异性和亲合力可与抗体相当甚至更强，且与抗体相比具有分子量小、易合成、易存储、易修饰、适用范围更加广泛等优越性，其高稳定性使不同核酸适体修饰有机导电聚合物单体在不同微电极对间定位电化学聚合成为可能。
本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器具有以下特点：(1)通过使用识别元件修饰的有机导电聚合物单体简化了生物传感器的功能化过程。(2)以核酸适体作为生物识别元件提高了检测的特异性、生物靶标的广泛性和生物传感器的稳定性。(3)以具有微米或纳米结构的修饰有核酸适体的有机导电聚合物膜或者纳米线为传感元件，不仅提供了简单快速的检测，还提高了检测的灵敏度。(4)本发明通过对工作电极和对电极分三步加载恒电流实现原位聚合修饰有核酸适体的有机导电聚合物，进一步制备生物传感器，提供了可控定位的制备方法，有利于实现在不同工作电极和对电极间制备不同识别元件修饰的有机导电聚合物膜或者纳米线，实现对于蛋白质以及多种生物分子的高效高通量检测，为生化分析检测阵列或芯片的制备打下了坚实的基础。本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器完全能够应用于蛋白质凝血酶的检测，通过在有机导电聚合物单体吡咯等上修饰凝血酶核酸适体，在工作电极和对电极间(间距小于2微米，优选1～2微米)电聚合制备聚吡咯等，从而实现对凝血酶的响应以及电阻检测定量。
本发明通过核酸适体对于生物大分子的特异性识别，对目标蛋白质等生物大分子进行检测。目前已有的生物大分子检测方法多是以标记物为信号响应传质，无论是荧光方法还是电化学方法，以及放射免疫的方法都需要通过标记被检测的物质来实现测定。本发明利用检测目标分子与固定在工作电极和对电极间的有机导电聚合物膜或者纳米线上的核酸适体的特异结合所引起的有机导电聚合物电导的变化，直接快速的得到对目标蛋白质等生物大分子的定量响应，避免了传统方法中复杂和耗时的标记和孵育操作，并且用直读相应信号的方式代替了通过光激发和电化学扫描，降低了干扰，实现了快速检测。另一方面，利用核酸适体的高特异性结合和在不同工作电极和对电极间可控聚合不同核酸适体修饰有机导电聚合物膜或者纳米线作为响应元件，提高了蛋白质检测的灵敏度和选择性，为进一步建立针对不同蛋白质的高通量生物检测阵列和微芯片打下了坚实的基础，为生物大分子的检测提出了更加具有实用高效性的新方法和新思路。
目前的已有的电阻型生物传感器是以无机导体半导体材料为基础，以抗原-抗体免疫识别为响应机制。本发明的传感器是以生物分子探针-核酸适体(Aptamer)为识别元件，利用有机导电聚合物通过核酸适体对目标生物分子进行识别，其具有以下优点：
I.检测灵敏度高，对于生物样品如凝血酶的最低检测浓度可达到纳摩尔/升。
II.方法选择性高，仅对核酸适体特异识别的生物分子有相应，其他生物分子不影响测定。
III.制备方法简单，可实现有机导电聚合物原位可控定位制备，有利于实现传感器阵列中的多种功能化，即多种生物分析物的高通量多组分析。
IV.检测方法快速，仪器设备简单。
V.稳定性和可重复使用性优于使用抗体为识别元件的传感器。
附图说明
图1a.本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器的微电极对的纵向截面剖视结构示意图。
图1b.本发明的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器的微电极对的俯视结构示意图。
图1c.本发明的图1b的微电极的电极丝间距的局部放大示意图。
图2.本发明的实施例1的生物传感器的制备和分析应用示意图。
图3a.本发明的分步电化学聚合法得到的在三根微电极对间形成的有机导电聚合物膜的电镜照片。
图3b.本发明的分步电化学聚合法得到的在单根微电极对间形成的有机导电聚合物膜的电镜照片。
图4.本发明实施例1的凝血酶浓度与聚合物电阻降低值之间的线性关系；凝血酶浓度范围为24纳摩尔/升～13微摩尔/升。
图5.本发明实施例1的未修饰的生物传感器对于凝血酶的响应；凝血酶浓度为250纳摩尔/升。
图6.本发明实施例1的生物传感器对于凝血酶和牛血清白蛋白的响应比较。
附图标记
1.电极丝宽度 2.电极丝间距 3.电极丝行间距
W.工作电极 C.对电极 V.加载电压 R.电阻检测
具体实施方式
实施例1.
一、制备微电极阵列
在Si晶片表面先进行热氧化，得到SiO2氧化层，厚度控制在500纳米。在上述Si晶片的热氧化层表面气相沉积5纳米厚的Ti，然后进行光刻蚀得到预期形状的由工作电极和对电极组成的微电极，其中工作电极和对电极分别由10根电极丝组成，工作电极和对电极的电极丝的宽度1为10微米，组成工作电极或对电极的电极丝之间的间距2为2微米，每根电极丝之间的行间距3为100微米；再在电子束沉积系统中将Pt沉积在Ti表面，厚度控制在30纳米，得到可以进一步用于传感器制备的微电极阵列。切割单个的微电极，在工作电极和对电极位置连接导线，用于聚合物生物传感器的制备，如图1a、1b、1c所示。
二、基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器的制备，其制备过程如图2所示。
(1).电解质溶液的制备：将347μl蒸馏提纯过的吡咯和4.011g LiClO4定容于250ml容量瓶中，制备得到含有20毫摩尔/升吡咯和0.1摩尔/升LiClO4的混合液；
取上述制备的混合溶液5.0ml加入浓度为5.0毫摩尔/升连接有凝血酶核酸适体的吡咯溶液50μl，混合均匀，得到用于电化学聚合的电解质溶液(导电聚合物单体与连接核酸适体的导电聚合物单体的摩尔比是400∶1)；凝血酶核酸适体序列：5’-GGTTGGTGTGGTTGG-3’。
(2).电化学聚合制备生物传感器：将组成微电极的工作电极和对电极连接上导线，并将封装好的微电极置于步骤(1)的电解液中，向溶液中通入氮气气体15～30分钟；停止通气后，进行三步恒电流聚合，三步电聚合的反应条件是分别在工作电极和对电极间加载120nA，30分钟；60nA，90分钟；20nA，90分钟。聚合完毕，即得到可用于分析测试的基于核酸适体修饰导电聚吡咯的生物传感器。如图3a和图3b分别为所述的生物传感器的局部放大图，其中：图3a为在三根微电极对间形成的有机导电聚吡咯的电镜照片，图3b为在单根微电极对间形成的有机导电聚吡咯的电镜照片。
(3).洗涤和掺杂：将制备好的生物传感器用0.01摩尔/升三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液进行冲洗，并在进行分析测试前浸泡于同样浓度的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中。
三、基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器对于凝血酶的定量分析的应用
(1).对于凝血酶的定量分析的应用：分析测试的溶液为含有0.01摩尔/升K+的0.01摩尔/升三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液5.0ml，将制备好的上述生物传感器浸于溶液中，以Keithley 4200半导体检测仪检测生物传感器的电导。测定生物传感器电阻对于无凝血酶的空白试样电阻响应的降低值，可得到如图4所示的线性响应，线性范围24纳摩尔/升～13微摩尔/升，响应时间小于1分钟；加入不同浓度的凝血酶，对于70纳摩尔/升、0.4微摩尔/升、3.4微摩尔/升凝血酶分别平行进行7次测定，所得到的分析信号(电阻减小值)的相对标准偏差分别为1.31％、1.09％、0.79％。
(2).特异性的响应：为了证明本生物传感器对于凝血酶的响应是基于凝血酶和其核酸适体之间的特异性结合，排除非特异性吸附对于测定的干扰，实验比较了没有修饰核酸适体的有机导电聚吡咯在加入凝血酶前后电阻值的不同，测定时凝血酶浓度为250纳摩尔/升。如图5所示(图中标记“·”表示加入凝血酶前，其它标记为凝血酶后)，加入凝血酶前后没有修饰核酸适体的传感器电阻差异为1.04％，可以忽略不计。由此可见没有修饰核酸适体的传感器对于凝血酶没有明显响应。
(3).干扰实验：为了验证本研究中所建立的生物传感器对于凝血酶检测的选择性，研究了牛血清白蛋白(BSA)在本生物传感器上的响应。如图6所示，牛血清白蛋白(BSA)在生物传感器上的响应对于凝血酶的检测干扰很小，其测试范围为7.0纳摩尔/升～10微摩尔/升，当牛血清白蛋白(BSA)浓度大于60纳摩尔/升时对凝血酶检测产生正干扰。
实施例2：
(1)将两个微电极A、B并联，首先在A微电极间施加如实施例1所述方法制备得到有凝血酶核酸适体修饰的生物传感器，实验条件与实施例1唯一不同的是在第一步制备电解质溶液时加入浓度为5.0毫摩尔/升连接有凝血酶核酸适体的吡咯溶液25μl而非50μl(导电聚合物单体与连接核酸适体的导电聚合物单体的摩尔比是800∶1)；再在微电极B间采用同样的三步聚合方法，只是将其中的凝血酶核酸适体修饰的吡咯单体替换为IgE(免疫球蛋白E)核酸适体修饰的吡咯单体，可以得到具有IgE核酸适体修饰的生物传感器。通过上述方法即得到对于两种生物分子——凝血酶和IgE都具有识别能力的简单生物传感器阵列。
(2)多组分测定
1).同时将阵列中的两个传感器接入Keithley 4200半导体检测仪，置于实施例1中步骤三中的步骤(1)所述的分析测试溶液中，测定传感器电阻。加入500纳摩尔/升凝血酶，只有凝血酶传感器的电阻值降低，即可以产生分析响应信号；而IgE传感器的电阻没有变化，即传感器阵列中的IgE传感器对凝血酶没有响应。
2).与上述实验同样条件下，加入500纳摩尔/升IgE，传感器阵列中只有IgE传感器的电阻值降低，而凝血酶的传感器的电阻值没有发生变化。
3).在实验1)所述条件下，加入凝血酶和IgE的混合溶液，浓度分别为500纳摩尔/升。进一步监测传感器的电阻变化，实验中凝血酶传感器和IgE传感器的电阻值都降低，即实验所制备的简单传感器阵列可以同时检测凝血酶和IgE。
凝血酶核酸适体序列：5’-GGTTGGTGTGGTTGG-3’
IgE核酸适体序列：5’-GGGGC ACGTT TATCC GTCCC TCCTA GTGGCGTGCCCC-3’
Claims (10)
1.一种基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器，包括微电极、外接导线；其特征是：该生物传感器的微电极由工作电极和对电极组成，工作电极或对电极分别由一根以上的电极丝组成，且组成工作电极和对电极的电极丝数目一样多并相对排列，在工作电极和对电极的电极丝之间为原位合成的修饰有核酸适体的有机导电聚合物膜或者纳米线，工作电极和对电极分别与外接导线连接。
2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征是：将一个以上的具有权利要求1所述结构的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器并连起来后，能够得到由多个生物传感器组成的生物传感器阵列或芯片。
3.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征是：所述的工作电极和对电极的电极丝之间的间距小于2微米；所述的工作电极或对电极的电极丝之间的行间距是50～300微米。
4.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征是：所述的工作电极或对电极的电极丝的宽度为1微米～20微米。
5.根据权利要求3所述的生物传感器，其特征是：所述的工作电极或对电极的电极丝的宽度为1微米～20微米。
6.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征是：所述的有机导电聚合物膜是具有微米或纳米结构的聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩聚合物膜；所述的有机导电聚合物纳米线是聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩纳米线。
7.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其特征是：所述的核酸适体是指从寡聚核苷酸文库中筛选出的能与生物靶标蛋白质、多肽、多糖、细胞或病毒特异结合的单链DNA或RNA。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的生物传感器的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
(1)将支持电解质溶液与有机导电聚合物单体和连接核酸适体的有机导电聚合物单体的溶液混合，得到电解液；其中，电解液中有机导电聚合物单体与连接核酸适体的有机导电聚合物单体的摩尔比是100∶1～1000∶1，支持电解质溶液的浓度为0.01～1.0摩尔/升，所述的有机导电聚合物单体与连接核酸适体的有机导电聚合物单体为相同的有机导电聚合物单体；
(2)将连有外接导线的组成微电极的工作电极和对电极的电极丝浸入步骤(1)的电解液中，向溶液中通入惰性气体；
(3)停止通气后，进行三步恒电流聚合，分别在工作电极和对电极间加载80～120nA电流30～60分钟；40～70nA电流90～120分钟；5～30nA电流90～120分钟进行聚合；聚合完毕，即得到可用于分析测试的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是：所述的支持电解质溶液是HCl、LiClO4或它们的混合物的溶液；
所述的有机导电聚合物单体是苯胺、吡咯或噻吩；
所述的核酸适体是指从寡聚核苷酸文库中筛选出的能与生物靶标蛋白质、多肽、多糖、细胞或病毒特异结合的单链DNA或RNA。
10.一种根据权利要求1～7任一项所述的生物传感器的用途，其特征是：所述的基于核酸适体修饰有机导电聚合物的生物传感器能够用于凝血酶的纳摩尔/升级别的分析；以及基于在有机导电聚合物单体上修饰有与生物大分子蛋白质、多肽、多糖或细胞、病毒相应的核酸适体，以对生物大分子蛋白质、多肽、多糖或细胞、病毒测定分析。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610089295XA CN101126734B (zh) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | 基于核酸适体修饰导电聚合物的生物传感器及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610089295XA CN101126734B (zh) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | 基于核酸适体修饰导电聚合物的生物传感器及其制备方法和用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101126734A true CN101126734A (zh) | 2008-02-20 |
| CN101126734B CN101126734B (zh) | 2011-06-08 |
Family
ID=39094811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200610089295XA Expired - Fee Related CN101126734B (zh) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | 基于核酸适体修饰导电聚合物的生物传感器及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101126734B (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101685077A (zh) * | 2008-09-26 | 2010-03-31 | 三星电子株式会社 | 使用薄膜感测部件的化学传感器 |
| CN101738425A (zh) * | 2010-01-06 | 2010-06-16 | 天津科技大学 | 用于抗生素和心脏病标记物快速检测的适配子生物传感器的制作方法 |
| CN102121009A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-07-13 | 中国科学院化学研究所 | 特异结合丙型肝炎病毒核心蛋白的核酸适体及其应用 |
| WO2012142852A1 (zh) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | 浙江大学 | 一种高分辨率的生物传感器 |
| CN103097896A (zh) * | 2010-04-21 | 2013-05-08 | 药物代谢动力公司 | 使用电化学适体生物传感器构成检测肠道沙门氏菌的自动化采样装置的方法和设备 |
| CN103529113A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-01-22 | 郑州轻工业学院 | 一种基于核酸适体的生物传感器、制备方法及应用 |
| CN104049011A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-09-17 | 安徽师范大学 | 一种电化学生物传感器，其制备方法，用途以及检测血小板源生长因子的方法 |
| CN104359946A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-02-18 | 北京大学 | 一种基于纳米对电极的单分子核酸测序器件 |
| CN105637357A (zh) * | 2013-10-09 | 2016-06-01 | 诺基亚技术有限公司 | 用于分析物检测的装置和关联方法 |
| CN105891296A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-24 | 唐晓武 | 检测样品中待测物含量的设备、方法以及膜 |
| CN108872342A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-11-23 | 佛山科学技术学院 | 一种电化学分子印迹传感器 |
| CN108956563A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-12-07 | 东南大学 | 一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法 |
| CN110794012A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-14 | 中国科学院化学研究所 | 微电极和含有微电极的探针及其在脑内测定氧气含量中的用途 |
| CN113624825A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-11-09 | 青岛农业大学 | 一种导电聚合物纳米线生物传感器的制备方法及应用 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1228635C (zh) * | 2001-02-20 | 2005-11-23 | 刘忠 | 一种生物传感器及运用该传感器的量化检测方法 |
| CN1429917A (zh) * | 2002-10-11 | 2003-07-16 | 薛永新 | 艾滋病毒原位核酸芯片及其制备方法 |
| CN1215327C (zh) * | 2003-09-17 | 2005-08-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 脱氧核糖核酸电化学纳米传感器的制备方法 |
| CN2762136Y (zh) * | 2005-01-18 | 2006-03-01 | 中国人民解放军军事医学科学院放射医学研究所 | 电化学阵列传感芯片 |
| CN1841065A (zh) * | 2005-03-29 | 2006-10-04 | 英科新创(厦门)科技有限公司 | 电化学传感器阵列及方法 |
-
2006
- 2006-08-15 CN CN200610089295XA patent/CN101126734B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101685077A (zh) * | 2008-09-26 | 2010-03-31 | 三星电子株式会社 | 使用薄膜感测部件的化学传感器 |
| CN101685077B (zh) * | 2008-09-26 | 2014-06-25 | 三星电子株式会社 | 使用薄膜感测部件的化学传感器 |
| CN101738425B (zh) * | 2010-01-06 | 2013-03-13 | 天津科技大学 | 用于抗生素和心脏病标记物快速检测的适配子生物传感器的制作方法 |
| CN101738425A (zh) * | 2010-01-06 | 2010-06-16 | 天津科技大学 | 用于抗生素和心脏病标记物快速检测的适配子生物传感器的制作方法 |
| CN103097896B (zh) * | 2010-04-21 | 2016-06-15 | 药物代谢动力公司 | 使用电化学适体生物传感器构成检测肠道沙门氏菌的自动化采样装置的方法和设备 |
| CN103097896A (zh) * | 2010-04-21 | 2013-05-08 | 药物代谢动力公司 | 使用电化学适体生物传感器构成检测肠道沙门氏菌的自动化采样装置的方法和设备 |
| CN102121009A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-07-13 | 中国科学院化学研究所 | 特异结合丙型肝炎病毒核心蛋白的核酸适体及其应用 |
| CN102121009B (zh) * | 2010-12-09 | 2013-04-24 | 中国科学院化学研究所 | 特异结合丙型肝炎病毒核心蛋白的核酸适体及其应用 |
| WO2012142852A1 (zh) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | 浙江大学 | 一种高分辨率的生物传感器 |
| US10203303B2 (en) | 2013-10-09 | 2019-02-12 | Nokia Technologies Oy | Apparatus and associated methods for analyte detection |
| CN105637357B (zh) * | 2013-10-09 | 2018-12-07 | 诺基亚技术有限公司 | 用于分析物检测的装置和关联方法 |
| CN105637357A (zh) * | 2013-10-09 | 2016-06-01 | 诺基亚技术有限公司 | 用于分析物检测的装置和关联方法 |
| CN103529113B (zh) * | 2013-10-30 | 2016-08-17 | 郑州轻工业学院 | 一种基于核酸适体的生物传感器、制备方法及应用 |
| CN103529113A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-01-22 | 郑州轻工业学院 | 一种基于核酸适体的生物传感器、制备方法及应用 |
| CN104049011A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-09-17 | 安徽师范大学 | 一种电化学生物传感器，其制备方法，用途以及检测血小板源生长因子的方法 |
| CN104359946A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-02-18 | 北京大学 | 一种基于纳米对电极的单分子核酸测序器件 |
| CN104359946B (zh) * | 2014-10-23 | 2017-05-31 | 北京大学 | 一种基于纳米对电极的单分子核酸测序器件 |
| CN105891296A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-24 | 唐晓武 | 检测样品中待测物含量的设备、方法以及膜 |
| CN108956563A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-12-07 | 东南大学 | 一种以肿瘤细胞原位生物合成多功能金属纳米探针的方法 |
| CN108872342A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-11-23 | 佛山科学技术学院 | 一种电化学分子印迹传感器 |
| CN108872342B (zh) * | 2018-08-23 | 2020-07-28 | 佛山科学技术学院 | 一种电化学分子印迹传感器 |
| CN110794012A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-14 | 中国科学院化学研究所 | 微电极和含有微电极的探针及其在脑内测定氧气含量中的用途 |
| CN113624825A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-11-09 | 青岛农业大学 | 一种导电聚合物纳米线生物传感器的制备方法及应用 |
| CN113624825B (zh) * | 2021-08-05 | 2023-09-19 | 青岛农业大学 | 一种导电聚合物纳米线生物传感器的制备方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101126734B (zh) | 2011-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101126734B (zh) | 基于核酸适体修饰导电聚合物的生物传感器及其制备方法和用途 | |
| Ayankojo et al. | Molecularly imprinted polymer based electrochemical sensor for quantitative detection of SARS-CoV-2 spike protein | |
| Ge et al. | A disposable paper-based electrochemical sensor with an addressable electrode array for cancer screening | |
| Xie et al. | Electrochemical sensor for 2, 4-dichlorophenoxy acetic acid using molecularly imprinted polypyrrole membrane as recognition element | |
| CN110337586B (zh) | 用于检测至少一种流体样品中的至少一种分析物的分析物检测器 | |
| Authier et al. | Gold nanoparticle-based quantitative electrochemical detection of amplified human cytomegalovirus DNA using disposable microband electrodes | |
| Chen et al. | Protein chips and nanomaterials for application in tumor marker immunoassays | |
| Li et al. | Impedance labelless detection-based polypyrrole protein biosensor | |
| US8097134B2 (en) | Addressable chem/bio chip array | |
| Wasilewski et al. | Prospects of ionic liquids application in electronic and bioelectronic nose instruments | |
| EP2492674A1 (en) | Biosensor array formed by junctions of functionalized electrodes | |
| Tao et al. | Templated xerogels as platforms for biomolecule-less biomolecule sensors | |
| CA2432864A1 (en) | Method for the impedimetric detection of one or more analytes in a sample, and device for use therein | |
| Díaz‐González et al. | Diagnostics using multiplexed electrochemical readout devices | |
| Yoon et al. | Biocatalytic precipitation induced by an affinity reaction on dendrimer-activated surfaces for the electrochemical signaling from immunosensors | |
| CN101201350A (zh) | 能快速高灵敏进行生物分子杂交、检测的生物芯片系统与方法 | |
| Won et al. | Bioelectrocatalytic signaling from immunosensors with back‐filling immobilization of glucose oxidase on biorecognition surfaces | |
| Lee et al. | Electrical detection-based analytic biodevice technology | |
| US20100204062A1 (en) | Calibration methods for multiplexed sensor arrays | |
| CN2762136Y (zh) | 电化学阵列传感芯片 | |
| Huang et al. | Impedimetric immunosensor with on-chip integrated electrodes for high-throughput screening of liver fibrosis markers | |
| Vermeeren et al. | Evolution towards the implementation of point-of-care biosensors | |
| US7615343B2 (en) | Electrical readout of the binding of analyte molecules to probe molecules | |
| KR101022927B1 (ko) | 앱타머를 이용한 바이오칩과 그의 제조방법 | |
| CN105420090B (zh) | 基于纳米金dna探针的基因检测系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110608 Termination date: 20150815 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |