CN115950938B - 一种电化学生物传感器的制作方法及电化学检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电化学生物传感器的制作方法及电化学检测仪，本发明通过电极表面修饰的化学材料制成电化学生物传感器，对分析物进行特异性识别，设计检测电路，采集电极的识别信号进行定量和定性分析，并提供分析数据上传功能，通过蓝牙协议将采集的数字信号发送至手机app，处理数据得出差分脉冲伏安的检测结果，汇总之后通过MQTT协议发送至PC服务器，在PC端进行数据的整合和存储。本发明具有操作简单、检测快速、灵敏度高的优点。本发明利用电化学检测技术能够解决循环肿瘤基因浓度检测仪器体积大、检测过程操作复杂、检测速度慢的技术问题。

Description

一种电化学生物传感器的制作方法及电化学检测仪

技术领域

本发明涉及电化学检测仪领域，尤其涉及一种电化学生物传感器的制作方法及电化学检测仪。

背景技术

循环肿瘤基因(circulating tumor DNA，ctDNA)是一种重要的液体活检肿瘤标志物，由单链或双链DNA以及单链与双链DNA复合物组成，是肿瘤细胞DNA经脱落或者当细胞凋亡后释放进入人体血液循环系统的胞外DNA，其中含有来源于肿瘤的突变和基因变异信息。表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)基因与调节细胞增殖、存活、生长和分化有关，但是如果EGFR的过度表达，容易引发肺癌。

现有技术中，通常采用高通量测序、PCR技术等手段检测循环肿瘤基因，但是这种检测方法存在操作复杂、检测速度慢、成本高的缺点。

中国专利CN112730547A(公开日2021年4月30日)提到了一种用于检测NSCLC循环肿瘤基因的电化学生物传感器的制备方法及应用，通过制备电化学生物传感器检测血清中EGFR L858R，从而实现ctDNA的定量检测，为非小细胞肺癌的检测提供了新的诊断途径。但是，这种电化学生物传感器的制备方法步骤繁琐，所用的材料较多，因此该制作过程耗时较长、成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种电化学生物传感器的制作方法及电化学检测仪，利用电化学检测技术能够解决循环肿瘤基因浓度检测过程操作复杂、检测速度慢、灵敏度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明设计一种基于物联网的电化学检测仪的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

S1.用修饰过的丝网印刷电极制成电化学生物传感器，在丝网印刷电极的电解槽内添加信号探针[Fe(CN)₆]^3-/4-溶液；

S2.连接电极；在电极安装处放置处理好的丝网印刷电极，并与对应的导线相连；

S3.配对连接电化学检测仪和移动端设备；

S4.在丝网印刷电极的工作电极表面滴加目标物ctDNA，孵育1～3h，将丝网印刷电极浸入信号探针[Fe(CN)₆]^3-/4-溶液中，目标物ctDNA通过电化学生物传感器在丝网印刷电极上发生电化学反应，生物信号转换为电信号，从而使电极表面的电子传递速率发生变化，三电极体系内的电流随之变化，电流变化的大小与目标物ctDNA的浓度呈线性关系；

S5.检测电流与电压的变化值，生成伏安特性曲线；

S6.利用物联网实现数据传输和储存，通过移动端设备将数据整体上传至云端，并进行数据的处理、收集和存储。

作为优选方案，所述电化学生物传感器的制作步骤如下，

S1.1.将壳聚糖、PEI-AuNPs@COFs溶液分别滴加于丝网印刷电极的工作电极表面，在室温下自然晾干；

S1.2.将戊二醛溶液滴加于所述壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，在冰箱中过夜孵育，用信号探针溶液轻微冲洗；

S1.3.将分子探针发夹DNA溶液滴加于戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，在室温下孵育，用信号探针溶液冲洗；

S1.4.将金铂复合物滴加于所述分子探针发夹DNA/戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，通过共价键捕获金铂复合物的方式将金铂复合物修饰在发夹DNA的一端，用信号探针溶液轻微冲洗，制成电化学生物传感器。

作为优选方案，所述步骤S1.4之后还包括以下步骤，

S1.5.滴加牛血清白蛋白溶液，封闭修饰电极表面多余的非特异性活性位点，得到牛血清白蛋白/金铂复合物/发夹DNA/戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极。

作为优选方案，所述信号探针溶液是用磷酸盐缓冲液配制成的包含[Fe(CN)₆]^3-/4-与KCl的混合溶液。

作为优选方案，所述混合液中[Fe(CN)₆]^3-/4-浓度为5～10mmol/L，KCl浓度为0.1mol/L。

本发明还设计一种基于物联网的电化学检测仪的检测电路，包括仪器供电电路、微控制器、恒电位电路、低通滤波电路、I\V转换放大电路、ADC模数转换电路；

所述仪器供电电路分别为微控制器、恒电位电路供电，减小数字信号对模拟信号的影响；

所述恒电位电路用于接收来自微控制器的脉冲信号，作用于丝网印刷电极上，持续输出激励脉冲，刺激三电极体系在电解槽中产生氧化还原反应，保证电化学反应的进行；同时分子探针发夹DNA与目标物ctDNA在工作电极表面结合后，将生物信号转换为电信号，并从工作电极将电信号输出；

所述低通滤波电路用于将来自微控制器脉冲中的高频噪声和外部高频噪声滤除，使得到达对电极上的脉冲信号更平滑；

所述I/V转换放大电路用于将工作电极上的电流变化转变为电压变化，再通过数字滤波使得ADC模数转换电路可以采集电压数据。

作为优选方案，所述恒电位电路包括三电极体系、控制放大器、电压跟随器，所述控制放大器负责向三电极体系注入脉冲信号，以补偿工作电极处发生的氧化还原反应；所述电压跟随器防止和隔离电流流过参比电极，从而确保参比电极能够提供稳定的基准电压。

作为优选方案，所述低通滤波电路采用低输入失调电流和足够高带宽增益的滤波器级放大器构成的四阶滤波器，截止频率为10kHz，用来滤除高频信号。

作为优选方案，所述I/V转换放大电路采用最低额定输入偏置电流精密跨阻放大器，将工作电极上的电流信号转换为电压信号，减小放大器自身存在的偏置电流影响。

本发明的有益效果：

本发明通过电极表面修饰的化学材料制成电化学生物传感器，对分析物进行特异性识别，设计检测电路，采集电极的识别信号进行定量和定性分析，并提供分析数据上传功能，通过蓝牙协议将采集的数字信号发送至手机app，处理数据得出差分脉冲伏安法的检测数据，汇总之后通过MQTT协议发送至PC服务器，在PC端进行数据的整合和存储。本发明具有操作简单、检测快速、灵敏度高的优点。本发明利用电化学检测技术能够解决循环肿瘤基因浓度检测仪器体积大、检测过程操作复杂、检测速度慢的技术问题。

附图说明

图1为本发明检测过程示意图。

图2为本发明丝网印刷电极的结构示意图。

图3为本发明电化学生物传感器的制作示意图。

图4为本发明恒电位电路示意图。

图5为本发明低通滤波电路示意图。

图6为本发明I\V转换放大电路示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

电化学检测技术是一种通过采集电化学响应信号并转变为可被识别与检测的电信号，最后对这些电信号进行分析和处理的一种技术。电化学检测技术凭借其操作简单和灵敏度高等优点，越来越多的应用于物质定性定量分析、常规电化学测试、电化学反应机理的检测方面，因此，以三电极为基础的电化学测试系统有着广泛的应用。常用的电化学检测方法包括循环伏安法、计时电流法和差分脉冲伏安法等。在电化学检测应用过程中，便携式恒电位仪是电化学现场测试中不可或缺的仪器，其可以控制电极电位为设定值，以达到检测目的。实验室中的电化学工作站由于价格昂贵、体积大、并且需要配合其上位机才可以使用，因此在检测三电极体系或要求便携式检测的场合无法满足检测需求，使用受到限制。

本发明涉及一种电化学生物传感器的制作方法及电化学检测仪，利用电化学检测技术，使用分子探针发夹DNA修饰过的丝网印刷电极制成电化学生物传感器，在丝网印刷电极的电解槽内添加信号探针[Fe(CN)₆]^3-/4-溶液和目标物，目标物ctDNA与发夹DNA之间发生碱基互补配对，打开发夹DNA的结构，由于电极表面DNA的空间结构发生改变，阻碍了电子传递速率；而且发夹DNA带负电，使电极表面的电负性DNA数量增加，进一步阻碍了电子传递速率。目标物ctDNA的浓度越大，电极表面的电子传递速率越慢，因此，通过检测电路中检测到的电流大小与目标物ctDNA的浓度之间建立线性关系，从而达到目标物ctDNA含量检测的目的。

本发明通过电极表面固定的化学材料对分析物进行特异性识别，采集电极的识别信号进行定量和定性分析，并提供分析数据上传功能，通过蓝牙协议将采集的数字信号发送至手机app，处理数据得出差分脉冲伏安法的检测数据，汇总之后通过MQTT协议发送至PC服务器，在PC端进行数据的整合和存储。该方法具有操作简单、检测快速、灵敏度高的优点。

本实施例以与非小细胞肺癌相关的循环肿瘤DNA为例，对整个检测过程进行详细说明，其它物质的检测过程除使用的信号探针与工作电极可能不同之外，其余基本相同。

本发明涉及一种基于物联网的电化学检测仪的检测方法，如图1所示，所述检测方法包括以下步骤：

S1.用修饰过的丝网印刷电极制成电化学生物传感器，在丝网印刷电极的电解槽内添加信号探针溶液；

S2.连接电极；在电极入口处安置处理好的丝网印刷电极，并与对应的导线相连；

S3.配对连接电化学检测仪和移动端设备；

按下电化学检测仪的开关将其开启，此时系统工作指示灯常亮，同时红色的指示灯闪烁，表示设备处于未连接状态。运行Android设备上的应用程序，进入开始界面，点击“连接”按钮搜寻并连接电化学检测仪，若设备处在搜寻范围内将被Android设备找到并显示在搜索列表中，选择需要连接的设备进行连接，待连接成功，界面上将出现相应提示信息，同时电化学检测仪上的红色指示灯将变为常亮状态。若电化学检测仪与Android设备首次进行互联或配对被删除，需要先进行配对，若需要配对密码，如密码为1234，则输入“1234”，配对成功后即可进行连接，以后再次连接则无需配对。连接成功后，即可点击“开始”按钮开始一次新检测。进入参数设置页面，用户根据实际需要进行自定义设置，或者选择预定义的参数设置。

S4.在丝网印刷电极的工作电极表面滴加目标物ctDNA，孵育1～3h，将丝网印刷电极浸入信号探针溶液中，目标物ctDNA通过电化学生物传感器在丝网印刷电极上发生电化学反应，生物信号转换为电信号，从而使电极表面的电子传递速率发生变化，三电极体系内的电流随之变化，电流变化大小与目标物ctDNA的浓度呈线性关系；

S5.检测电流与电压的变化值，生成伏安特性曲线；

S6.利用物联网实现数据传输和储存，通过移动端设备将数据整体上传至云端，并进行数据的处理、收集和存储，实现物联网。

如图2所示，所述丝网印刷电极包括工作电极(Work electrode，WE)、参比电极(Referenceelectrode，RE)、对电极(Counterelectrode，CE)。

如图3所示，电化学生物传感器的制作步骤如下：

S1.1.将浓度为5～7μL的PEI-AuNPs@COFs与浓度为5～10μL的壳聚糖混合溶液滴加于丝网印刷电极的工作电极表面，在室温下自然晾干；其中，PEI-AuNPs@COFs是指聚乙烯亚胺包裹的金纳米粒子@共价有机框架复合物，详见图3中的大颗粒球，可以提高电极的导电性以及有效表面积，从而增加分子探针发夹DNA在电极表面的负载量；壳聚糖作为粘合剂，将PEI-AuNPs@COFs固定在电极表面；

S1.2.将浓度为5～10μL、质量分数为2.5％的戊二醛溶液滴加于所述壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，在4℃冰箱中过夜孵育，用信号探针溶液轻微冲洗；戊二醛作为交联剂，将分子探针发夹DNA固定在电极表面；

S1.3.将10μL浓度为5μmol/L的分子探针发夹DNA溶液滴加于戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，在室温下孵育3h，用信号探针溶液冲洗；

S1.4.将浓度为5～10μL的金铂复合物滴加于所述分子探针发夹DNA/戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，通过共价键捕获金铂复合物的方式将金铂复合物修饰在发夹DNA的一端，用信号探针溶液轻微冲洗；金铂复合物可以改善电极的导电性；

S1.5.滴加浓度为5～10μL、质量分数为0.5～1％的牛血清白蛋白溶液，封闭修饰电极表面多余的非特异性活性位点，得到牛血清白蛋白/金铂复合物/发夹DNA/戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极，制成电化学生物传感器。

所述信号探针溶液是用缓冲液配制成的包含[Fe(CN)₆]^3-/4-与KCl的混合溶液，其中，[Fe(CN)₆]^3-/4-浓度为5～10mmol/L，KCl浓度为0.1mol/L，由于工作电极表面电负性DNA的数量的增加，阻碍三电极体系内电子的传递速率。

本实施例中，[Fe(CN)₆]^3-/4-氧化还原信号探针的制作方法是公知的，采用的浓度都是5～10mmol/L。[Fe(CN)₆]^3-/4-作为氧化还原信号探针的具体机理为：当丝网印刷电极中不存在目标物时，通过[Fe(CN)₆]^3-及[Fe(CN)₆]^4-的-3价和-4价之间的电子得失，电子在电极表面的电子传递速率比较快，三电极体系内的电流较高。当丝网印刷电极中存在目标物时，目标物ctDNA与发夹DNA之间发生碱基互补配对，由于电极表面DNA的空间结构发生改变，阻碍了电极表面电子的传递速率；同时，由于发夹DNA与[Fe(CN)₆]^3-/4-具有相同的电负性，电极表面的电负性DNA数量增加，进一步阻碍了电子的传递速率。而且，目标物ctDNA浓度越大，电极表面电子的传递速率越慢，三电极体系内的电流随之变小，因此，根据电流大小与目标物ctDNA浓度之间的线性变化关系，达到目标物ctDNA浓度检测的目的。

本发明还涉及一种基于物联网的电化学检测仪的检测电路，用于采集电化学生物传感器中产生的电信号。

该检测电路包括仪器供电电路、微控制器、恒电位电路、低通滤波电路、I\V转换放大电路、ADC模数转换电路；

1、仪器供电电路：

通过两节3V的纽扣电池并联供电，采用LDO(AMS1117-5V)降压至5V给运算放大器供电，增加供电稳定性，-5V由电源转换器(LM2662)输出，可简化外围电路，参考电压的2.5V是通过电平低压降稳压器(ADR421)通过调整电源抑制比(输出信号相对于输入信号噪声的抑制)来稳定输出电压，作为ADC转换电路的基准参考电压-2.5v通过高速宽带运算放大器(OP27)提供。STM32单片机所需的3.3V电压由+5V的电压通过LDO(AMS1117-3.3V)提供，微控制器与恒电位电路分开供电与接地，减小数字信号对模拟信号的影响。

2、微控制器，其中包括以下电路：

(1)时钟电路，8M的晶振电路为主控芯片提供系统时钟，所有的外设工作，CPU工作都要基于该时钟；

(2)复位电路：主控芯片是低电平复位(引脚NRST)，硬件按键复位属于系统复位之一(另外还有软件复位，看门狗计数终止复位等)。其中的电容C2的目的是按键消抖，防止在按键刚刚接触/松开时的电平抖动引发误动作(按键闭合/松开的接触过程大约有10ms的抖动，这对于主控芯片I/O控制来说已经是很长的时间，足以执行多次复位动作。由于电容电压不会突变，所以采用电容滤波，防止抖动复位误动作)；

(3)调试接口：程序开发的过程中，需要下载bin/hex文件，以及在线仿真调试，可采用SWD或者JTAG的方式。SWD模式比JTAG在高速模式下面更加可靠，且只需4引脚，实际开发中一般都采用SWD方式。其中的时钟线CLK是用于Jlink和芯片的时钟同步，一般频率设置为4MHz，可根据实际情况调整频率。

(4)MUC：STM32F103C8T6它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器(程序存储器ROM和数据存储器RAM)、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务，该微控制器具有许多优点，32位MCU、拥有包括TIMER、SPI、IIC、USB、CAN、ADC、DAC、RTC、DMA、EXTI等众多外设及功能，具有极高的集成度。同时、各个外设都有自己的独立时钟开关，可以通过关闭相应外设的时钟来降低功耗。

3、恒电位电路：恒电位电路用于接收来自微控制器的脉冲信号，作用于丝网印刷电极上，持续输出激励脉冲，刺激三电极体系在电解槽中产生氧化还原反应，保证电化学反应的进行；同时分子探针发夹DNA与目标物ctDNA在工作电极表面结合，将生物信号转换为电信号，并从工作电极将电信号输出。如图4所示，所述恒电位电路包括三电极体系、控制放大器、电压跟随器，所述控制放大器(CA)负责向三电极体系注入脉冲信号，以补偿工作电极处发生的氧化还原反应；所述电压跟随器(VF)防止和隔离电流流过参比电极，从而确保参比电极能够提供稳定的基准电压。

由主控芯片内部产生的电压作为激励信号，并经滤波电路施加给对电极(CE)，对电极(CE)连接到用于反转电压的放大器(AD8606)的输出端，控制放大器(CA)负责向电池注入电流，以补偿工作电极WE处发生的电化学反应。电解液中参比电极(RE)和对电极(CE)之间形成一个反馈体系，同工作电极WE一起形成原电池。电压跟随器(VF)，其输入偏置电流低(0.2pA)，小输入电压失调(20μV)和低电压噪声密度(8nV/Hz)，防止和隔离电流流过参比电极RE，从而确保参比电极RE能够提供稳定的基准电压。

恒电位电路以参比电极电势为参考基准来控制工作电极的电极电势大小，同时检测在工作电极和对电极之间流过的电流的大小来完成测量。当在工作电极表面上发生氧化反应时，反应物分子失去的电子可通过连接在恒电位仪上的外部电路从工作电极流向对电极，此时，电流的流动方向是从对电极流向工作电极的。工作电极(WE)和对电极(CE)构成极化回路，在极化回路中有极化电流通过，可对参比电极RE进行测量和控制。参比电极(RE)和工作电极(WE)构成测量控制回路，在此回路中，对研究电极的电势进行测量和控制，回路中无极化电流流过，仅有极小的测量电流，不会对研究电极的极化状态和参比电极的稳定性造成干扰。构成的三电极体系使研究电极表面通过极化电流，又不会妨碍研究的电极电势的控制和测量，实现电势和电流的控制和测量。

4、低通滤波电路，如图5所示，将来自微控制器脉冲中的高频噪声和外部高频噪声滤除，使得到达对电极上的脉冲信号更平滑；低通滤波电路包括激励信号的两个二阶Sallen-key低通滤波器器，采用低输入失调电流和足够高带宽增益的滤波器级放大器(AD8656)构成的四阶巴特沃兹滤波器，截止频率为10kHz，用来滤除高频信号。低通滤波电路由STM32主控芯片的软件程序通过其单片机内部的DAC+DMA从芯片的GPIO口输出以阶梯波和幅值固定的单位脉冲叠加作为脉冲激励信号，在即将应用脉冲之前和脉冲末期，对电流两次取样，利用电流差对电压差作差分脉冲伏安图(DPV)，设置电压为-0.2～0.6V，振幅0.05V，以此来满足三电极电路中，对电极所需的电压扫描速率及其波形。其具体波形扫描速率可以通过上位机手机的Bluetooth反向改变输出波形的起始电压、幅值和次数。滤波电路采用低输入失调电流放大器(AD8656)，将从内部DAC来的波形幅值变换为幅值在-0.2～0.6V的叠加脉冲波形，其滤波的截止频率设置在10kHz左右，以此来滤除高频信号。

5、I\V转换放大电路：如图6所示，由于ADC芯片只能对正电压进行采样，因此采用LMP7721构成跨阻放大器(TIA)，将工作电极WE的电流输出转换为电压，其转换精度由跨阻放大器上反向端上的反馈电阻和电容确定，而且该芯片具有极低的输入偏置电流(3fA)，从而确保电流转换成电压尽可能准确。由于跨阻放大器的输出电压等于工作电极WE上的电流输出与反馈电阻的乘积再加上同相端施加的参考电压，而ADC芯片只能对正电压进行采样，因此该芯片的同相端需要接一个偏置电压。

6、ADC模数转换电路：尽管主控芯片STM32F103C8T6内置12位ADC，但分辨率无法满足与许多电化学生物传感实验相关的严格要求，因此我们使用外部ADC芯片(ADS1116)，在0～5V内可得到-200mA～200mA的采样电流，最后将信号传输至主控芯片STM32。

7、蓝牙通信：通过HC-05与Android中app的通信协议使手机成为STM32的上位机，由蓝牙协议实现上、下位机的通信，并通过不断传来的电流和电压信号，在app显示出同实验室中恒电位仪软件系统的相似的差分脉冲伏安图，并可以控制电压的扫描速率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种电化学生物传感器的制作方法，其特征在于：所述电化学生物传感器的制作步骤如下，

S1.1.将壳聚糖、PEI-AuNPs@COFs溶液分别滴加于丝网印刷电极的工作电极表面，在室温下自然晾干；

S1.2.将戊二醛溶液滴加于所述壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，在冰箱中过夜孵育，用信号探针溶液轻微冲洗；

S1.3.将分子探针发夹DNA溶液滴加于戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，在室温下孵育，用信号探针溶液冲洗；

S1.4.将金铂复合物滴加于所述分子探针发夹DNA/戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极表面，通过共价键捕获金铂复合物的方式将金铂复合物修饰在发夹DNA的一端，用信号探针溶液轻微冲洗；

S1.5.滴加牛血清白蛋白溶液，封闭修饰电极表面多余的非特异性活性位点，得到牛血清白蛋白/金铂复合物/发夹DNA/戊二醛/壳聚糖/PEI-AuNPs@COFs修饰的工作电极，制成电化学生物传感器。

2.根据权利要求1所述的电化学生物传感器的制作方法，其特征在于：所述信号探针溶液是用缓冲液配制成的包含[Fe(CN)₆]^3-、[Fe(CN)₆]^4-与KCl的混合溶液。

3.根据权利要求2所述的电化学生物传感器的制作方法，其特征在于：所述混合溶液中[Fe(CN)₆]^3-、[Fe(CN)₆]^4-浓度均为5~10 mmol/L，KCl浓度为0.1 mol/L。

4.一种电化学检测仪，其特征在于：包括检测电路模块，以及用权利要求1至3任一项所述的制作方法制成的电化学生物传感器，所述检测电路模块用于触发电化学生物传感器产生电化学反应；所述检测电路模块包括仪器供电电路、微控制器、恒电位电路、低通滤波电路、IV转换放大电路、ADC模数转换电路；

所述仪器供电电路分别为微控制器、恒电位电路供电，减小数字信号对模拟信号的影响；

所述恒电位电路用于接收来自微控制器的脉冲信号，作用于丝网印刷电极上，持续输出激励脉冲，刺激三电极体系在电解槽中产生氧化还原反应，保证电化学反应的进行；同时分子探针发夹DNA与目标物ctDNA在工作电极表面结合后，将生物信号转换为电信号，并从工作电极将电信号输出；

所述低通滤波电路用于将来自微控制器脉冲中的高频噪声和外部高频噪声滤除，使得到达对电极上的脉冲信号更平滑；

所述I/V转换放大电路用于将工作电极上的电流变化转变为电压变化，再通过数字滤波使得ADC模数转换电路采集电压数据；

所述恒电位电路包括三电极体系、控制放大器、电压跟随器，所述控制放大器负责向三电极体系注入脉冲信号，以补偿工作电极处发生的氧化还原反应；所述电压跟随器是防止和隔离电流流过参比电极，从而确保参比电极能够提供稳定的基准电压。

5.根据权利要求4所述的电化学检测仪，其特征在于：所述低通滤波电路采用低输入失调电流和足够高带宽增益的滤波器级放大器构成的四阶滤波器，用来滤除高频信号。

6.根据权利要求5所述的电化学检测仪，其特征在于：所述I/V转换放大电路采用最低额定输入偏置电流精密跨阻放大器，将工作电极上的电流信号转换为电压信号，减小放大器自身存在的偏置电流影响。

7.根据权利要求4所述的电化学检测仪，其特征在于：其工作过程包括，

S1.用修饰过的丝网印刷电极制成电化学生物传感器，在丝网印刷电极的电解槽内添加信号探针溶液；

S2.连接电极；在电极安装处放置处理好的丝网印刷电极，并与对应的导线相连；

S3.配对连接电化学检测仪和移动端设备；

S4.在丝网印刷电极的工作电极表面滴加目标物ctDNA，将丝网印刷电极浸入信号探针溶液中，目标物ctDNA通过电化学生物传感器在丝网印刷电极上发生电化学反应，生物信号转换为电信号，从而使电极表面的电子传递速率发生变化，三电极体系内的电流随之变化，电流与目标物ctDNA的浓度呈线性关系；

S5.检测电流与电压的变化值，生成伏安特性曲线；

S6.利用物联网实现数据传输和储存，通过移动端设备将数据整体上传至云端，并进行数据的处理、收集和存储。

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