CN104090104A - 用于浓度为0.5-10微克/毫升的肿瘤标志物检测的碳纳米管微悬臂梁生物传感器 - Google Patents

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Abstract

用于浓度为0.5-10μg/mL的肿瘤标志物检测的碳纳米管微悬臂梁生物传感器，包括包括支架(1)，基底材料(2)，碳纳米管(3)、拾取电路(4)；基底材料(2)固定在支架(1)一侧构成微悬臂梁结构，碳纳米管(3)生长在基底材料(2)的上面，拾取电路(4)在基底材料(2)的下面；还包括附在碳纳米管(3)上面的核酸适配体(5)。本发明利用修饰在碳纳米管上的核酸适配体检测肿瘤标志物。以微悬臂梁作为肿瘤标志物检测的传感器平台，易于实现检测的高通量、微型化、阵列化要求，实现肿瘤标志物多种指标联合检测的目的。微悬臂梁通过MEMS加工工艺制成，可进行批量生产，从而降低器件的成本。

Description

用于浓度为0.5-10微克/毫升的肿瘤标志物检测的碳纳米管微悬臂梁生物传感器
技术领域
本发明涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种碳纳米管微悬臂梁生物传感器。 
背景技术
利用传感器检测肿瘤标志物的方法已有报道，有质量与热量免疫传感器、电化学免疫传感器等。这些传感器一般只针对单一肿瘤标志物的检测，假阳性率较高，检测精确度不够，容易耽误或者加重病情。开发新的检测技术，提高阳性率和检测精度，实现在线检测，已成为亟待解决的技术问题。 
微悬臂梁传感器将待测物与微悬臂梁通过某种方式固定在一起，通过微悬臂梁的挠曲位移或谐振频率的变化来实现信号转换。名称为利用功能化碳纳米管为敏感材料的微悬臂梁传感器的方法，公开号为CN201010241824.X的发明专利申请，将碳纳米管与微悬臂梁结合，实现对特定气体的检测。该方法灵敏度高，重复性好；不足之处是要根据目标气体的化学性质对碳纳米管进行功能化基团修饰，操作较为复杂。当肿瘤标志物浓度为0.5-10μg/mL时，以微悬臂梁作为肿瘤标志物检测的传感器平台，利用核酸适配体与肿瘤标志物之间的特异性反应形成复合物，该复合物在碳纳米管微悬臂梁生物传感器上产生质量效应，利用该质量效应来实现肿瘤标志物检测的技术还未见报道。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于浓度为0.5-10μg/mL的肿瘤标志物检测的碳纳米管微悬臂梁生物传感器，该生物传感器尺寸小、结构简单、操作方便、能实现在线多指标检测。 
为了解决该技术问题，本发明通过在碳纳米管上修饰核酸适配体来实现对肿瘤标志物的检测。 
本发明的生物传感器包括支架、基底材料、拾取电路、碳纳米管、碳纳米管上的核酸适配体。所述基底材料固定在支架一侧构成微悬臂梁结构；所述拾取电路部分在基底材料的下面；所述拾取电路部分将四个压敏电阻连接成惠斯通电桥形式；所述碳纳米管生长在微悬臂梁的上面构成碳纳米管微悬臂梁传感器；所述核酸适配体是通过疏水作用修饰在碳纳米管上，也可以是通过π-π叠加作用修饰在碳纳米管上；核酸适配体与肿瘤标志物通过特异性识别反应形成复合物，利用该复合物在微悬臂梁生物传感器上产生的质量效应来实现检测。 
本发明利用微悬臂梁作为肿瘤标志物检测的传感器平台，制作成一种可以实现多种肿瘤标志物检测的碳纳米管微悬臂梁生物传感器。 
附图说明
图1是肿瘤标志物检测用的碳纳米管微悬臂梁生物传感器的示意图。 
本发明的优点和特点 
1、本发明利用碳纳米管微悬臂梁生物传感器来检测肿瘤标志物，用LPCVD法生长碳纳米管质量稳定，不易移位、变形，有利于后面工序修饰作用，形成稳定的检测探针。通过疏水作用或者π-π叠加作用修饰，使得核酸适配体在碳纳米管上不容易流失，和LPCVD法生长碳纳米管一起作用，便于后序步骤中肿瘤标志物与核酸适配体形成的复合物在微悬臂梁上的质量效应稳定，从而引起微悬臂梁谐振频率变化的稳定，为实现肿瘤标志物的检测浓度范围为0.5-10μg/mL打下基础。上述技术特征是互相支持，共同作用，实现了当肿瘤标志物浓度为0.5-10μg/mL时，快速准确检测，操作简便。
2、由于在微悬臂梁上生长有碳纳米管，碳纳米管上修饰核酸适配体，因此该生物传感器尺寸小、结构简单；能实现在线检测。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不限于该实施例。 
实施例： 
参见图1，图1是肿瘤标志物检测碳纳米管微悬臂梁生物传感器的示意图，包括支架1，基底材料2，碳纳米管3、拾取电路4以及附在碳纳米管3上面的核酸适配体5。其中基底材料2固定在支架1一侧构成微悬臂梁结构；碳纳米管3生长在基底材料2的上面；以及拾取电路4在基底材料2的下面；在碳纳米管3上面通过疏水作用修饰有一层核酸适配体5。
本发明按照下述常规工艺制备和操作 
1、微悬臂梁结构的制造
微悬臂梁是将半导体材料硅为基底材料2，加工成微悬臂梁结构。
2、拾取电路4的制作 
拾取电路是在基底材料2下表面利用微电子工艺制作硅压敏电阻，将四个压敏电阻连接成惠斯通电桥形式。
3、悬臂梁生长和涂敷碳纳米管工艺 
对前述步骤中的基底材料2的上表面进行清洗处理，分别用丙酮、无水乙醇、去离子水进行超声波清洗，然后用低压化学气相沉积法（LPCVD）生长碳纳米管。也可以用热解法、涂覆法或者其他方法在硅基上涂覆碳纳米管。
4、碳纳米管微悬臂梁上核酸适配体的修饰 
将核酸适配体通过疏水作用修饰在碳纳米管上，形成一种能特异性识别肿瘤标志物的检测探针，从而构建完成碳纳米管微悬臂梁生物传感器。
本发明对肿瘤标志物检测的步骤如下： 
（1）在碳纳米管微悬臂梁上先制作含有肿瘤标志物核酸适配体的检测探针；
（2）将检测探针放入待测样本中，样本中肿瘤标志物浓度为0.5-10μg/mL，待测样本中肿瘤标志物通过特异性反应与检测探针上的核酸适配体形成复合物并附着在微悬臂梁上。
（3）所形成的复合物的质量大小与待测样本中肿瘤标志物浓度呈正相关。 
（4）所述复合物在微悬臂上产生的质量变化引起微悬臂梁挠曲位移或谐振频率的变化，从而实现对肿瘤标志物的检测。 

Claims (5)

1.用于浓度为0.5-10μg/mL的肿瘤标志物检测的碳纳米管微悬臂梁生物传感器，包括支架（1），基底材料（2），碳纳米管（3）、拾取电路（4）；所述基底材料（2）固定在支架（1）一侧构成微悬臂梁结构，碳纳米管（3）生长在基底材料（2）的上面，拾取电路（4）在基底材料（2）的下面；其特征在于：还包括在碳纳米管（3）上面通过疏水作用或者π-π叠加作用修饰有一层核酸适配体（5）。
2.根据权利要求1所述生物传感器，其特征在于：所述基底材料（2）选用硅。
3.根据权利要求1所述生物传感器，其特征在于：所述碳纳米管（3）生长是采用先在基底材料（2）的上表面进行清洗处理，分别用丙酮、无水乙醇、去离子水进行超声波清洗，然后用低压化学气相沉积法（LPCVD）生长碳纳米管（3）。
4.根据权利要求1所述生物传感器，其特征在于：所述碳纳米管（3）生长在基底材料（2）的生长方法是热解法，或者涂覆法。
5.根据权利要求1所述生物传感器，其特征在于：所述拾取电路（4）是利用硅的压阻效应，将四个压敏电阻连接成惠斯通电桥形式。
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