CN106568820A - 基于dna信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法及其应用 - Google Patents

基于dna信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法及其应用，具体步骤如下：（1）将石墨烯溶于醋酸缓冲液中，于超声清洗器中超声分散得到石墨烯分散液；（2）将磷酸缓冲液、延伸后的DNA反应液和硝酸银水溶液溶于二次蒸馏水于PCR管中混合均匀，然后冰浴孵育使银离子与DNA相结合，再加入硼氢化钠水溶液，持续振荡使银离子被还原后，室温下避光反应得到银纳米簇；（3）将石墨烯电沉积到裸玻碳电极，再滴加DNA‑AgNCs溶液，避光组装冲洗即可，可用于检测过氧化氢和TdT酶浓度，优点是特异性好、灵敏度高、检测速度快，结果准确可靠、成本低。

Description

基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的 制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及电化学传感器，尤其是涉及一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法及其应用。
背景技术
过氧化氢是自然界中常见的物质，它在环境、工业、生物技术食品和临床诊断分析领域起到重要的作用。过氧化氢自身具有细胞毒性，对激活免疫细胞、细胞凋亡等生物过程会产生一定的影响；许多催化氧化还原酶的中间物质和最终产物为过氧化氢；在工业生产中，过氧化氢的氧化、漂白、消毒及脱氯等特性，使其被广泛应用于纺织、造纸、食品及有机合成领域。因此开发一种快速、高效的过氧化氢检测技术显得尤为重要。
脱氧核苷酸末端转移酶（TdT）是一种不需模板就可以催化脱氧核苷酸（dNTP）结合到DNA分子3′-OH的DNA聚合酶，使DNA链延伸。基于TdT在生物体系中的活性随着组织细胞变化而不同，可以通过检测TdT在特定组织细胞中的含量以达到对某些疾病进行诊断的目的。TdT作为一种新型的工具酶，不仅具有无需模板聚合的特点，还可以利用其对DNA或RNA分子进行分子信号标记，这些特点使得TdT在DNA生物传感技术、DNA纳米技术以及基因芯片技术中具有广阔的应用前景。传统的TdT检测分析主要依靠凝胶电泳分析。但凝胶电泳分析操作过程复杂、耗时长、费用昂贵、重现性较差，且只能给出半定量的结果。因此，开发一种简便、灵敏、低成本、选择性好的TdT检测手段势在必行。
银纳米簇（AgNCs）的尺寸约为1 nm左右，由几个到几十个原子组成。AgNCs具有导电性能好、无生物毒性且生物兼容性好等特点，因此广泛应用于电化学免疫传感技术领域。用于合成AgNCs的稳定剂和模板有很多，常见的包括聚合物、巯基小分子、多肽以及蛋白质，但是最为常用的是DNA。DNA是一种长链生物聚合物分子，它由四种脱氧核糖核酸组成。含胞嘧啶（C）数目较多的DNA中可以有效结合银离子，然后通过加入NaBH4还原即可得到被DNA包裹的AgNCs（DNA-AgNCs）。相比于聚合物、小分子、多肽或蛋白质为模板合成的AgNCs，DNA-AgNCs的合成更为简单。
目前关于DNA信号放大的技术主要有：聚合酶链反应（PCR）、滚环扩增反应（RCA）、环介导等温扩增（LAMP）及DNA机器人技术。但这些方法存在耗时长、成本高、需要特定的热循环仪器、操作复杂等不足。本发明利用脱氧核苷酸末端转移酶（TdT）使DNA信号放大，属于链聚合扩增技术。TdT是一种性质独特的DNA聚合酶，可以催化单链DNA的3′-OH端与三磷酸胞嘧啶脱氧核苷酸（dCTP）结合，生成含胞嘧啶数目较多的DNA链，过程中不需要模板，DNA链上的胞嘧啶继而捕获溶液中的银离子，通过NaBH4还原，合成DNA包裹的银纳米簇（DNA-AgNCs），整个过程操作相对简单、成本低廉。
电化学生物传感器结合了电化学的强大分析功能、特异性识别生物性能，将生物反应的化学信号转换为与被分析物质浓度有关的电信号，从而达到检测目的。电化学生物传感器以其具备快速、稳定、选择性强、重现性好、易于操作、步骤简单等优点被广泛运用。以DNA为模板信号放大合成的银纳米簇（DNA-AgNCs），由于其本身良好的导电性、催化性能及生物兼容性，非常适合用于开发电化学生物传感器。
石墨烯（graphene oxide，GO）是至今发现的最薄二维材料，具有比表面积大、边缘位点多、表面能高、催化性能好、生物相容性好等优点，在电化学免疫分析领域中广泛应用。首先，石墨烯可以加快电极表面的电子传递速度、有效增大电化学信号，使传感器的灵敏度大大提高。其次，石墨烯骨架中的离域大π共轭体系通过非共价结合的作用与含有π电子的化合物π-π共轭，可以有效地固定生物分子。
目前，国内外还没有公开任何关于基于石墨烯和DNA-AgNCs修饰电极的电化学传感器研究及通过电化学方法检测双氧水以及TdT酶活性的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种特异性好、灵敏度高、检测速度快，结果准确可靠、成本低的基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法及其用于检测过氧化氢和TdT酶的应用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法，具体步骤如下：
（1）石墨烯的分散
将5.0~10.0 mg石墨烯溶于5.0~10.0 mL浓度为0.1~0.3 M的pH=5.0~6.0的醋酸缓冲液中，于超声清洗器中超声分散2~5 h，得到石墨烯分散液；
（2）银纳米簇（DNA-AgNCs）的制备
a. 依次移取1.0~3.0 μL二次蒸馏水，5.0~10.0 μL浓度为10.0~15.0 μM的DNA溶液，1.0~2.0 μL浓度为10.0~15.0 mM的dCTP溶液，1.0~2.0 μL 5×TdT反应缓冲液及0.2~0.4 μL浓度为10.0~20.0 U/μL的TdT溶液于PCR管中，振荡2~5 min使试剂混合均匀，然后置于35~38 ℃恒温水浴中反应2~3 h后，再将PCR管置于70~80 ℃水浴中10~20 min使反应终止，得到延伸后的DNA反应液；其中所述的DNA为3′端修饰有羟基的单链DNA；
b. 依次移取25.0~50.0 μL浓度为20.0~40.0 mM、pH=7.0的磷酸缓冲液（PBS），5.0~10.0 μL延伸后的DNA反应液，5.0~10.0 μL浓度为1.0~3.0 mM的硝酸银水溶液，10.0~20.0μL二次蒸馏水于PCR管中，振荡使溶液混合均匀，然后冰浴孵育15~20 min使银离子与DNA相结合，向孵育后的混合液中迅速加入5.0~10.0 μL新配制的浓度为1.0~3.0 mM的硼氢化钠水溶液，持续振荡1~2 min使银离子被还原后，将PCR管用锡箔纸包裹，室温下避光1.5~2.5h使混合液充分反应，得到银纳米簇（DNA-AgNCs）；
（3）电化学生物传感器的制备
a. 首先将玻碳电极（GCE，直径为3 mm）在麂皮上用三氧化二铝粉末（0.05 μm）抛光2~5min，抛光后将电极置于超声清洗器中用二次蒸馏水中超声清洗2~5 min，然后用N2吹干，得到裸玻碳电极；
b. 利用循环伏安法将氧化石墨烯电沉积到裸玻碳电极得到GO/GCE；在GO/GCE上滴加3.0~5.0 μL DNA-AgNCs溶液，避光组装10~20 min后，用二次蒸馏水缓缓冲洗电极，得到基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器（DNA-AgNCs/GO/GCE）。
步骤（3）循环伏安法中电位控制在-1.5~0.5 V，扫速为10 mV/s。
利用上述基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器检测过氧化氢的方法，利用循环伏安法，设置电位范围为-1.2~0 V，扫速为50 mV/s，检测DNA-AgNCs/GO/GCE在浓度为100.0 mM、pH=7.0的PBS缓冲液中对H2O2的电化学响应，获得一系列不同浓度的H2O2对应的还原峰电流大小，建立电流响应与H2O2之间的定量关系，根据两者之间的定量关系，确定待测样品中H2O2的含量。
利用上述基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器检测TdT酶浓度的方法，利用循环伏安法，设置电位范围为-1.2~0 V，扫速为50 mV/s，检测DNA-AgNCs/GO/GCE对不同浓度TdT酶的电化学响应，获得一系列不同浓度的TdT酶对应的还原峰电流大小，建立电流响应与TdT浓度之间的定量关系，根据两者之间的定量关系，确定待测样品中TdT酶的含量。
发明原理：本发明是一种电化学生物传感器，利用脱氧核苷酸末端转移酶（TdT）催化ssDNA链上的3′-OH末端与三磷酸脱氧胞嘧啶核苷酸（dCTP）聚合，延伸DNA链，及三磷酸脱氧胞嘧啶核苷与银离子特异性结合作用，成功合成银纳米簇（DNA-AgNCs），制备了一种高效的用于检测过氧化氢和TdT酶的电化学免疫传感器。石墨烯是一种二维片状结构，具有较大的比表面积、良好的导电性和生物相容性，能与DNA-AgNCs通过π-π共轭效应稳定结合，牢固修饰于玻碳电极表面，从而增强传感器的稳定性。利用石墨烯（GO）和DNA包裹的银纳米簇（DNA-AgNCs）的协同作用，构建了一种简单快速、高灵敏、高选择性、免标记的“turn-on”过氧化氢和酶活性分析方法。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明构建了一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器。首先，利用低扫速的循环伏安法，将石墨烯均匀修饰于裸玻碳电极表面，且通过设置扫描圈数以控制电极上的石墨烯厚度，得GO/GCE。其次，将银纳米簇（DNA-AgNCs）在室温下避光组装于GO/GCE上，利用DNA与石墨烯的π-π共轭作用，使银纳米簇稳定修饰于电极表面，成功制备传感器。随后利用循环伏安法检测传感器对不同浓度过氧化氢或TdT的电化学响应。显然，在浓度一定范围内，目标物浓度越大，电流响应越明显。实验结果表明，电流的大小与目标物的浓度在一定范围内呈线性关系，实现对目标物的检测。其优点在于：
（1）高灵敏度。本发明是先将石墨烯利用循环伏安法扫描，使石墨烯均匀沉积到电极表面，且因为静电吸附作用，石墨烯可稳定吸附在电极表面，大大加快了电子传递。同时银纳米簇中的DNA碱基和石墨烯π-π键合，使得传感器更为稳定，提高检测灵敏度。实验得出传感器的电流响应对过氧化氢浓度的线性相关方程为y=-16.16x-7.95，R2=0.9996，检测限为1.6μM，由此说明传感器对过氧化氢可实现高灵敏度检测；传感器的电流响应对TdT浓度线性相关方程为y=-2.39x-5.70，R2=0.9989，检测限为0.08 U/mL，说明传感器对TdT酶活性实现高灵敏度检测。
（2）高特异性。其他常见的还原性物质如葡萄糖、柠檬酸、抗坏血酸和多巴胺对本检测体系均无干扰。其他常见的酶如木瓜蛋白酶、乙酰胆碱酯酶、溶菌酶和凝血酶对本检测体系均无干扰。
（3）结果准确。回收率均在90%～110%之间。
（4）制备与检测方法试剂用量少、检测速度快、成本低。本发明只需消耗少量材料和试剂就可实现对过氧化氢和脱氧核苷酸末端转移酶的高灵敏检测。
综上所述，本发明是基于脱氧核苷酸末端转移酶扩增DNA链合成银纳米簇，用于对过氧化氢和脱氧核苷酸末端转移酶的检测，具有灵敏度高、选择性好、操作简单、分析快速、易于操作等优点，可以实现低浓度过氧化氢的检测，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明传感器的可行性实验图；
图2为本发明传感器对不同浓度过氧化氢的电化学响应图；
图3为本发明传感器对不同浓度过氧化氢的电流响应对浓度的校准曲线图；
图4为本发明传感器对过氧化氢的选择性实验图；
图5为本发明传感器对过氧化氢的抗干扰实验图；
图6为本发明传感器对不同浓度TdT的电化学响应图；
图7为本发明传感器对不同浓度TdT的电流响应对浓度的校准曲线图；
图8为本发明传感器对TdT酶的选择性实验图；
图9为本发明传感器对TdT酶的抗干扰实验图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一、具体实施例
实施例1
一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法，具体步骤如下：
（1）石墨烯的分散
将8.0 mg石墨烯溶于8.0 mL浓度为0.2 M的pH=5.0~6.0的醋酸缓冲液中，于超声清洗器中超声分散3.5 h，得到石墨烯分散液；
（2）银纳米簇（DNA-AgNCs）的制备
a. 依次移取2.0 μL二次蒸馏水，8.0 μL浓度为12.0 μM的DNA溶液，1.5 μL浓度为12.0mM的dCTP溶液，1.5 μL 5×TdT反应缓冲液及0.3 μL浓度为15.0 U/μL的TdT溶液于PCR管中，振荡3.5 min使试剂混合均匀，然后置于37 ℃恒温水浴中反应2.5 h后，再将PCR管置于75 ℃水浴中15 min使反应终止，得到延伸后的DNA反应液；其中DNA为3′端修饰有羟基的单链DNA；
b. 依次移取40.0 μL浓度为30.0 mM、pH=7.0的磷酸缓冲液（PBS），8.0 μL延伸后的DNA反应液，8.0 μL浓度为2.0 mM的硝酸银水溶液，15.0 μL二次蒸馏水于PCR管中，振荡使溶液混合均匀，然后冰浴孵育18 min使银离子与DNA相结合，向孵育后的混合液中迅速加入8.0μL新配制的浓度为2.0 mM的硼氢化钠水溶液，持续振荡1.5 min使银离子被还原后，将PCR管用锡箔纸包裹，室温下避光2 h使混合液充分反应，得到银纳米簇（DNA-AgNCs）；
（3）电化学生物传感器的制备
a. 首先将玻碳电极（GCE，直径为3 mm）在麂皮上用三氧化二铝粉末（0.05 μm）抛光3.5min，抛光后将电极置于超声清洗器中用二次蒸馏水中超声清洗3.5 min，然后用N2吹干，得到裸玻碳电极；
b. 利用循环伏安法将氧化石墨烯电沉积到裸玻碳电极，电位控制在-1.5~0.5 V，扫速为10 mV/s，得到GO/GCE；在GO/GCE上滴加4.0 μL DNA-AgNCs溶液，避光组装15 min后，用二次蒸馏水缓缓冲洗电极，得到基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器（DNA-AgNCs/GO/GCE）。
实施例2
一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法，具体步骤如下：
（1）石墨烯的分散
将5.0 mg石墨烯溶于10.0 mL浓度为0.1 M的pH=5.0~6.0的醋酸缓冲液中，于超声清洗器中超声分散2 h，得到石墨烯分散液；
（2）银纳米簇（DNA-AgNCs）的制备
a. 依次移取1.0 μL二次蒸馏水，5.0 μL浓度为15.0 μM的DNA溶液，1.0 μL浓度为15.0mM的dCTP溶液，1.0 μL 5×TdT反应缓冲液及0.4 μL浓度为10.0 U/μL的TdT溶液于PCR管中，振荡2 min使试剂混合均匀，然后置于35 ℃恒温水浴中反应3 h后，再将PCR管置于70℃水浴中20 min使反应终止，得到延伸后的DNA反应液；其中DNA为3′端修饰有羟基的单链DNA；
b. 依次移取25.0 μL浓度为40.0 mM、pH=7.0的磷酸缓冲液（PBS），5.0 μL延伸后的DNA反应液，5.0 μL浓度为3.0 mM的硝酸银水溶液，10.0 μL二次蒸馏水于PCR管中，振荡使溶液混合均匀，然后冰浴孵育15 min使银离子与DNA相结合，向孵育后的混合液中迅速加入5.0μL新配制的浓度为3.0 mM的硼氢化钠水溶液，持续振荡1 min使银离子被还原后，将PCR管用锡箔纸包裹，室温下避光1.5 h使混合液充分反应，得到银纳米簇（DNA-AgNCs）；
（3）电化学生物传感器的制备
a. 首先将玻碳电极（GCE，直径为3 mm）在麂皮上用三氧化二铝粉末（0.05 μm）抛光2min，抛光后将电极置于超声清洗器中用二次蒸馏水中超声清洗2 min，然后用N2吹干，得到裸玻碳电极；
b. 利用循环伏安法将氧化石墨烯电沉积到裸玻碳电极，电位控制在-1.5~0.5 V，扫速为10 mV/s，得到GO/GCE；在GO/GCE上滴加3.0 μLDNA-AgNCs溶液，避光组装10 min后，用二次蒸馏水缓缓冲洗电极，得到基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器（DNA-AgNCs/GO/GCE）。
实施例3
一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法，具体步骤如下：
（1）石墨烯的分散
将10.0 mg石墨烯溶于5.0 mL浓度为0.3 M的pH=5.0~6.0的醋酸缓冲液中，于超声清洗器中超声分散5 h，得到石墨烯分散液；
（2）银纳米簇（DNA-AgNCs）的制备
a. 依次移取3.0 μL二次蒸馏水，10.0 μL浓度为15.0 μM的DNA溶液，1.0 μL浓度为15.0 mM的dCTP溶液，2.0 μL 5×TdT反应缓冲液及0.2 μL浓度为20.0 U/μL的TdT溶液于PCR管中，振荡5 min使试剂混合均匀，然后置于38 ℃恒温水浴中反应2 h后，再将PCR管置于80 ℃水浴中10 min使反应终止，得到延伸后的DNA反应液；其中DNA为3′端修饰有羟基的单链DNA；
b. 依次移取50.0 μL浓度为20.0 mM、pH=7.0的磷酸缓冲液（PBS），10.0 μL延伸后的DNA反应液，10.0 μL浓度为1.0 mM的硝酸银水溶液，20.0 μL二次蒸馏水于PCR管中，振荡使溶液混合均匀，然后冰浴孵育20 min使银离子与DNA相结合，向孵育后的混合液中迅速加入10.0 μL新配制的浓度为1.0 mM的硼氢化钠水溶液，持续振荡2 min使银离子被还原后，将PCR管用锡箔纸包裹，室温下避光2.5 h使混合液充分反应，得到银纳米簇（DNA-AgNCs）；
（3）电化学生物传感器的制备
a. 首先将玻碳电极（GCE，直径为3 mm）在麂皮上用三氧化二铝粉末（0.05 μm）抛光5min，抛光后将电极置于超声清洗器中用二次蒸馏水中超声清洗5 min，然后用N2吹干，得到裸玻碳电极；
b. 利用循环伏安法将氧化石墨烯电沉积到裸玻碳电极，电位控制在-1.5~0.5 V，扫速为10 mV/s，得到GO/GCE；在GO/GCE上滴加5.0 μLDNA-AgNCs溶液，避光组装20 min后，用二次蒸馏水缓缓冲洗电极，得到基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器（DNA-AgNCs/GO/GCE）。
二、可行性实验
在合成DNA-AgNCs过程中（具体合成过程同上述实施例1所述）同时研究了在缺少TdT、DNA、dCTP、AgNO3其中一种试剂时，对DNA-AgNCs合成的影响（反应体系主要成分如图1插入图所示）。保持合成条件不变，控制五种溶液中各个试剂浓度相等，比较五种溶液修饰的电极对6 mM过氧化氢的电化学响应。
结果如图1，在合成DNA-AgNCs过程中同时研究了在缺少TdT、DNA、dCTP、AgNO3其中一种试剂时，对DNA-AgNCs合成的影响，保持合成条件不变，控制五种溶液中各个试剂浓度相等。比较五种溶液修饰电极的电化学性能。其中溶液1为合成的DNA-AgNCs，溶液2为无末端转移酶催化的条件下，与溶液1同等条件下合成的溶液修饰GO/GCE对6 mM过氧化氢的电化学表征。同理，溶液3、4、5分别为无DNA、dCTP、AgNO3的条件下，合成的溶液修饰GO/GCE对6mM过氧化氢的电化学表征。实验现象表明仅DNA-AgNCs/GO/GCE对含6 mM过氧化氢的PBS溶液有明显的响应信号，其它修饰电极的响应信号可以忽略。证明了在缺少任一反应物的条件下，DNA-AgNCs无法合成，也证明了TdT的催化作用。由此证明该实验在理论上和技术上是可行的。该可行性实验应用于对TdT酶的检测，得出相同的结论。
三、过氧化氢检测应用
1、利用上述具体实施例1制备的电化学生物传感器检测过氧化氢的方法
利用循环伏安法，设置电位范围为-1.2~0 V，扫速为50 mV/s，检测DNA-AgNCs/GO/GCE在浓度为100.0 mM、pH=7.0的PBS缓冲液中对H2O2的电化学响应，获得一系列不同浓度的H2O2对应的还原峰电流大小，建立电流响应与H2O2之间的定量关系，根据两者之间的定量关系，确定待测样品中H2O2的含量。
2、灵敏度试验
采用循环伏安法，扫描速度为50 mV/s，检测电位-1.2~0 V，上述具体实施例1制备的DNA-AgNCs/GO/GCE对含H2O2的PBS溶液的检测，H2O2浓度的范围为0.02~20 mM。试验结果说明，如图2所示，说明随着过氧化氢浓度的增大，DNA-AgNCs/GO/GCE对过氧化氢的电化学响应越明显；图3所示，传感器对过氧化氢的电流响应对浓度的线性相关方程为y=-16.16x-7.95，R2=0.9996，线性范围为0.01~28 mM，根据S/N计算得知，检测限为1.6μM。说明传感器对过氧化氢可实现高灵敏度检测。
3、特异性试验
选择性实验与抗干扰实验中过氧化氢及其他还原性物质的浓度均为6 mM，所用到的其他还原性物质的缩写如下：多巴胺（DA），抗坏血酸（AA），柠檬酸（CA），葡萄糖（GLC）。
采用循环伏安法，扫描速度为50 mV/s，检测电位-1.2~0 V，上述具体实施例1制备的DNA-AgNCs/GO/GCE分别对含浓度为6 mM的H2O2、多巴胺（DA）、抗坏血酸（AA）、柠檬酸（CA）、葡萄糖（GLC）的PBS溶液的检测。结果如图4所示，与过氧化氢对比，传感器对其他还原性物质的电化学响应非常小，基本接近空白信号，说明传感器对于过氧化氢的检测有很好的选择性。
采用循环伏安法，扫描速度为50 mV/s，检测电位-1.2~0 V，在含6 mM H2O2的PBS溶液中，分别加入6 mM多巴胺（DA）、抗坏血酸（AA）、柠檬酸（CA）、葡萄糖（GLC）四种6 mM干扰物质混合，检测DNA-AgNCs/GO/GCE分别对这五个体系的电化学响应。比较传感器对五个体系及仅过氧化氢存在时的电流响应，结果如图5，观察到还原峰电流的大小与仅有过氧化氢存在时的峰电流基本没有差异，说明传感器实现了对过氧化氢的特异性检测。
四、TdT酶电化学检测应用
1、利用具体实施例1制备的电化学生物传感器检测TdT酶浓度的方法
利用循环伏安法，设置电位范围为-1.2~0 V，扫速为50 mV/s，检测DNA-AgNCs/GO/GCE对不同浓度TdT酶的电化学响应，获得一系列不同浓度的TdT酶对应的还原峰电流大小，建立电流响应与TdT浓度之间的定量关系，根据两者之间的定量关系，确定待测样品中TdT酶的含量。
2、灵敏度实验
实验设计说明：采用循环伏安法，扫描速度为50 mV/s，检测电位-1.2~0 V，检测上述实施例1制备的DNA-AgNCs/GO/GCE对不同浓度TdT酶的电化学响应，TdT酶检测浓度的范围为0.8~120.0 U/mL。
实验结果如图6所示，说明随着TdT浓度的增大，DNA-AgNCs/GO/GCE的电化学响应越明显；图7所示，传感器的电流响应对TdT浓度的线性范围在0.4~90.0 U/mL，线性相关方程为y=-2.39x-5.70，R2=0.9989，检测限为0.08 U/mL，说明传感器对TdT酶活性可实现高灵敏度检测。
3、特异性实验
选择性实验与抗干扰实验中TdT及其他酶的浓度均为40.0 U/mL，所用到的其他酶的缩写如下：木瓜蛋白酶（Papain）、乙酰胆碱酯酶（AchE）、溶菌酶（LZM）和凝血酶（Thrombin）。
（1）选择性实验
采用循环伏安法，扫描速度为50 mV/s，检测电位-1.2~0 V，按上述实施例1制备的DNA-AgNCs/GO/GCE分别检测浓度为40.0 U/mL的木瓜蛋白酶（Papain）、乙酰胆碱酯酶（AchE）、溶菌酶（LZM）和凝血酶（Thrombin）。结果如图8所示，与TdT酶对比，传感器对其他酶的电化学响应非常小，基本接近空白信号，说明传感器对于TdT酶的检测有很好的选择性。
（2）抗干扰实验,
采用循环伏安法，扫描速度为50 mV/s，检测电位-1.2~0 V，在40 U/mLTdT存在下，分别加入40.0 U/mL木瓜蛋白酶（Papain）、乙酰胆碱酯酶（AchE）、溶菌酶（LZM）和凝血酶（Thrombin）及四种40.0 U/mL干扰物质混合，检测DNA-AgNCs/GO/GCE分别对这五个体系的电化学响应。比较传感器对五个体系及仅TdT酶存在时的电流响应，结果如图9，观察到峰电流的大小与仅有TdT酶存在时的峰电流基本没有差异，说明传感器实现了对TdT的特异性检测。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明保护范围。

Claims (4)

1.一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）石墨烯的分散
将5.0~10.0 mg石墨烯溶于5.0~10.0 mL浓度为0.1~0.3 M的pH=5.0~6.0的醋酸缓冲液中，于超声清洗器中超声分散2~5 h，得到石墨烯分散液；
（2）银纳米簇的制备
a. 依次移取1.0~3.0 μL二次蒸馏水，5.0~10.0 μL浓度为10.0~15.0 μM的DNA溶液，1.0~2.0 μL浓度为10.0~15.0 mM的dCTP溶液，1.0~2.0 μL 5×TdT反应缓冲液及0.2~0.4 μL浓度为10.0~20.0 U/μL的TdT溶液于PCR管中，振荡2~5 min使试剂混合均匀，然后置于35~38 ℃恒温水浴中反应2~3 h后，再将PCR管置于70~80 ℃水浴中10~20 min使反应终止，得到延伸后的DNA反应液；其中所述的DNA为3′端修饰有羟基的单链DNA；
b. 依次移取25.0~50.0 μL浓度为20.0~40.0 mM、pH=7.0的磷酸缓冲液，5.0~10.0 μL延伸后的DNA反应液，5.0~10.0 μL浓度为1.0~3.0 mM的硝酸银水溶液，10.0~20.0 μL二次蒸馏水于PCR管中，振荡使溶液混合均匀，然后冰浴孵育15~20 min使银离子与DNA相结合，向孵育后的混合液中迅速加入5.0~10.0 μL新配制的浓度为1.0~3.0 mM的硼氢化钠水溶液，持续振荡1~2 min使银离子被还原后，将PCR管用锡箔纸包裹，室温下避光反应1.5~2.5h，得到银纳米簇；
（3）电化学生物传感器的制备
a. 首先将玻碳电极在麂皮上用三氧化二铝粉末抛光2~5 min，抛光后将电极置于超声清洗器中用二次蒸馏水中超声清洗2~5 min，然后用N2吹干，得到裸玻碳电极；
b. 利用循环伏安法将氧化石墨烯电沉积到裸玻碳电极得到GO/GCE；在GO/GCE上滴加3.0~5.0 μLDNA-AgNCs溶液，避光组装10~20 min后，用二次蒸馏水缓缓冲洗电极，得到基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的过氧化氢传感器的制备方法，其特征在于：步骤（3）循环伏安法中电位控制在-1.5~0.5 V，扫速为10 mV/s。
3.一种利用权利要求1-2中所述的基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器检测过氧化氢的方法，其特征在于：利用循环伏安法，设置电位范围为-1.2~0 V，扫速为50 mV/s，检测DNA-AgNCs/GO/GCE在浓度为100.0 mM、pH=7.0的PBS缓冲液中对H2O2的电化学响应，根据还原峰电流的大小确定过氧化氢浓度的关系。
4.一种利用上述基于DNA信号放大技术合成银纳米簇的电化学生物传感器检测TdT酶浓度的方法，其特征在于：利用循环伏安法，设置电位范围为-1.2~0 V，扫速为50 mV/s，检测DNA-AgNCs/GO/GCE对不同浓度TdT酶的电化学响应，获得一系列不同浓度的TdT酶对应的还原峰电流大小，建立电流响应与TdT浓度之间的定量关系，根据两者之间的定量关系，确定待测样品中TdT酶的含量。
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