基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器

专利2026-03-08  15


本发明涉及电化学生物传感器领域,具体涉及基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建方法、构建结构及应用。


背景技术:

1、抗体是机体免疫系统产生的糖蛋白,能够对抗病原体和外来物侵袭,与自身免疫性疾病发病机制密切相关。抗体含量的变化可以作为诊断和治疗系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等疾病的指标。目前,检测抗体的技术通常涉及抗体抗原的结合,如蛋白质印迹法、放射免疫分析和酶联免疫分析。虽然这些方法可以实现抗体的检测,但无法克服天然抗原需要引入多种外源试剂和容易变性等问题,且实验操作较为复杂耗时,限制了这些方法的实际应用性。因此,构建简便、灵敏的传感器用于检测抗体是临床诊断和医学研究的迫切需求。

2、研究表明,利用dna修饰的小分子抗原决定簇识别和检测抗体能够改善传统方法的局限性。这些方法通常在电极上使用修饰有电活性物质标记的信号探针,在没有目标抗体的情况下,信号探针与电极表面发生碰撞,产生较强的电流信号。当信号探针上的抗原决定簇与目标抗体结合后,空间位阻会降低探针碰撞的效率,抑制电流响应信号。尽管这些方法取得了一定的进展,但它们仍存在背景信号高的问题,使得灵敏度的提高受到限制。另外,利用化学修饰的操作来事先标记电化学信号,增加了实验成本和操作的复杂性。针对这些问题,本发明通过采用小分子抗原决定簇修饰的dna探针,进行目标抗体的特异性识别,并设计原子转移自由基聚合反应调控电化学信号的生长,实现抗体的高效、灵敏检测。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建方法、构建结构及应用,利用小分子抗原决定簇修饰的dna探针进行特异性识别,引入级联的链置换循环放大,借助原子转移自由基聚合反应调控电化学信号的生长,实现血清样品中地高辛抗体的灵敏检测。

2、为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其创新点在于:所述基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器包括以下步骤:

3、步骤s1:将固定探针ip修饰到金电极aue表面,并用巯基己醇mch进行封闭得到mch/ip/aue;

4、其中,所述ip的序列为5’-sh-(ch2)6-tttttttttttt-n3-3’;

5、步骤s2:将基底探针sp与辅助探针amp、封闭探针bp进行杂交得到双链sp/amp-bp,进一步将该双链修饰到磁珠mb表面,得到sp/amp-bp/mb;

6、其中,所述sp的序列为5’-agaatgtagagttacgagcaaataaggggtaatctagtgagcattttttt-biotin-3’;所述amp的序列为5’-gactgactagcatgctcactagattac-3’;所述bp的序列为5’-cccttatttgctcgtaa ct-3’;

7、步骤s3:利用溶剂热法制备氧化铜(cuo)纳米颗粒,将置换探针dp修饰到cuo表面,得到dp-cuo复合物;

8、其中,所述dp的序列为5’-tctctctctctctctctgctcactagattaccccttatttgctcgtaact-3’;

9、步骤s4:将不同浓度的地高辛抗体与识别探针rp1、rp2、sp/amp-bp/mb、dp-cuo混合反应,随后加入溴化氢hbr溶解cuo,转移至mch/ip/aue表面,并借助2-溴异丁酸-3-丁炔酯bbrib和抗坏血酸aa进行点击化学反应,将bbrib连接到电极表面;

10、其中,所述rp1的序列为5’-dig-ttttttatctagtgagcatttctacatt ct-3’;所述rp2的序列为5’-tatttgctcgtaactttttgctagtcagtct ttttt-dig-3’;

11、步骤s5:将步骤s4反应后的电极置于聚合反应的基底溶液中,在恒定的电压下进行原子转移自由基聚合反应;

12、优选的,所述步骤s1中制备传感界面的操作为,首先将固定探针ip与三(2-羧乙基)膦反应1小时,滴加至电极表面避光反应10小时,冲洗过后再将巯基己醇mch滴加到电极上封闭2小时,即得到mch/ip/aue。

13、优选的,所述步骤s2的实验操作为,将基底探针sp与辅助探针amp、封闭探针bp混合,置于95℃加热10分钟,接着以1℃/分钟的速度降温至25℃,得到双链sp/amp-bp,随后将其与链霉亲和素修饰的磁珠mb混合置于室温下搅拌120分钟,离心后置于牛血清蛋白中进行封闭,得到sp/amp-bp/mb。

14、优选的,所述步骤s3的实验操作为,用有机溶剂(如,乙醇)溶解二价铜盐(如,乙酸铜),转移至聚四氟乙烯反应釜中置于180℃高温下反应1小时,随后进行离心烘干,接着与dp链室温下混合反应2小时,从而得到dp-cuo。

15、优选的,所述步骤s4的实验操作为,将等摩尔比例的识别探针rp1、rp2、sp/amp-bp/mb、dp-cuo与不同浓度的地高辛抗体混合,室温下反应100分钟,接着加入溴化氢hbr溶解cuo,随后转移至mch/ip/aue表面,并加入2-溴异丁酸-3-丁炔酯bbrib和抗坏血酸反应50分钟,通过点击化学反应将bbrib连接到电极表面。

16、优选的,所述步骤s5的操作为,将步骤s4反应后的电极置于含有铜/三(2-二甲氨基乙基)胺cuii/me6tren、二茂铁甲醇异丁烯酸酯fcmma、溴化钾kbr、六氟磷酸钾kpf6的二甲基甲酰胺溶液中,通过电化学工作站施加-0.56v的电压反应60分钟,进行原子转移自由基聚合反应,在电极表面生成聚合的fcmma。

17、基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建结构,应用所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建方法,所述基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建结构为采用基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建方法得到的电化学传感器。

18、基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的应用,采用所述基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的应用为所述电化学传感器在检测血清样品中地高辛抗体含量方面的应用。

19、本发明的优点在于:与现有技术相比,本发明采用小分子抗原决定簇修饰的dna探针进行抗体的特异性识别,设计级联的链置换循环放大策略,借助原子转移自由基聚合反应调控电化学信号的生长,提供了一种高效检测抗体的电化学传感器的构建方法、构建结构及应用,在人类免疫性疾病的预防、诊断和治疗方面具有重要的应用价值。



技术特征:

1.基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其特征在于:所述基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其特征在于:所述步骤s1中制备传感界面的操作为,首先将固定探针ip与三(2-羧乙基)膦反应1小时,滴加至电极表面避光反应10小时,冲洗过后再将巯基己醇mch滴加到电极上封闭2小时,即得到mch/ip/aue。

3.如权利要求1所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其特征在于:所述步骤s2的实验操作为,将基底探针sp与辅助探针amp、封闭探针bp混合,置于95℃加热10分钟,接着以1℃/分钟的速度降温至25℃,得到双链sp/amp-bp,随后将其与链霉亲和素修饰的磁珠mb混合置于室温下搅拌120分钟,离心后置于牛血清蛋白中进行封闭,得到sp/amp-bp/mb。

4.如权利要求1所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其特征在于:所述步骤s3的实验操作为,用有机溶剂(如,乙醇)溶解二价铜盐(如,乙酸铜),转移至聚四氟乙烯反应釜中置于180℃高温下反应1小时,随后进行离心烘干,接着与dp链室温下混合反应2小时,从而得到dp-cuo。

5.如权利要求1所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其特征在于:所述步骤s4的实验操作为,将等摩尔比例的识别探针rp1、rp2、sp/amp-bp/mb、dp-cuo与不同浓度的地高辛抗体混合,室温下反应100分钟,接着加入溴化氢hbr溶解cuo,随后转移至mch/ip/aue表面,并加入2-溴异丁酸-3-丁炔酯bbrib和抗坏血酸反应50分钟,通过点击化学反应将bbrib连接到电极表面。

6.如权利要求1所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其特征在于:所述步骤s5的操作为,将步骤s4反应后的电极置于含有铜/三(2-二甲氨基乙基)胺cuii/me6tren、二茂铁甲醇异丁烯酸酯fcmma、溴化钾kbr、六氟磷酸钾kpf6的二甲基甲酰胺溶液中,通过电化学工作站施加-0.56v的电压反应60分钟,进行原子转移自由基聚合反应,在电极表面生成聚合的fcmma。

7.基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建结构,应用如权利要求1至6其中任何一项所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器,其特征在于:所述基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建结构为采用基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建方法得到的电化学传感器。

8.基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的应用,采用如权利要求7所述的基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建结构,其特征在于:所述基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的应用为所述电化学传感器在检测血清样品中地高辛抗体含量方面的应用。


技术总结
本发明公开了基于原子转移自由基聚合反应的地高辛抗体电化学传感器的构建方法、构建结构及应用,包括设计级联的链置换循环放大策略、调控原子转移自由基聚合反应、构建检测地高辛抗体的电化学传感界面、血清样品中抗体的检测。本发明中检测抗体的电化学传感器,采用小分子抗原决定簇修饰的DNA探针进行特异性识别,设计级联的链置换循环放大反应,借助原子转移自由基聚合反应调控电化学信号的生长,实现了血清样品中地高辛抗体的灵敏检测,检测限低至1.5pM。该研究在人类免疫性疾病的预防、诊断和治疗方面具有重要的应用价值。

技术研发人员:王颇,王科铭,陈艳,豆保婷
受保护的技术使用者:江苏师范大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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