一种用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法及应用

本发明属于电化学传感器，尤其涉及一种用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法及应用。

背景技术：

1、血清素是一种重要的神经递质，其含量的异常升高和降低与机体许多神经性疾病密切相关，如代谢、肥胖、抑郁、亢奋等。它在中枢神经系统和周围神经系统中都发挥着至关重要的作用。由于血清素的调节作用，血清素水平失衡会导致人体出现生理和心理功能障碍。尤其是目前已经充分证实了血清素的失衡可能会导致如抑郁症和癌症等疾病。因此，快速、准确、原位地检测血清素，有望实现抑郁症等相关疾病的即时监测和预警。

2、目前，实验室检测血清素的传统方法包括液相色谱/质谱法、荧光传感法、化学发光法等方法。尽管这些方法在检测中具有较高灵敏度和特异性，但由于这些方法仪器笨重、测量时间长、需要采样等，并不适用于原位连续实时测量来自神经元或组织样本的分析物。因此，迫切需要开发一种操作简单，可以原位检测血清素的方法。电化学方法由于检测速度快，灵敏度高，检测方便等优势，是一种很好的检测血清素的方法，由于5-ht是一种电活性化合物，因此可以通过在电极表面直接氧化5-ht来电化学定量其浓度。然而，电化学检测血清素存在一个关键问题是伏安法信号可能会受到其他具有相似氧化还原电位的电活性分子的干扰。

3、基于目前的检测血清素的方法存在的缺陷，有必要对此进行改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种用于检测血清素的电化学纳米传感器及应用，本发明提供的方法成本低廉，简单高效。能够提供同时满足低检测限、高选择性的电化学生物传感器，用于原位检测样本中的血清素。

2、第一方面，本发明提供了一种用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，包括以下步骤：

3、将多巴胺通过循环伏安法偶联在碳纤维纳米电极上，得到cfne/da电极；

4、将cfne/da电极置于dsdna溶液中进行电化学反应，得到cfne/da/dsdna电极；

5、将cfne/da/dsdna电极置于亚甲基蓝溶液中，通过吸附作用使亚甲基蓝嵌插在dsdna双链间，即得cfne/da/mb/dsdna电化学纳米传感器。

6、优选的，所述dsdna溶液的配置方法为：

7、将血清素适配体apt、c-dna加入至tris-hcl缓冲溶液中，于36～37℃下孵育4～5h，得到dsdna溶液；

8、其中，所述血清素适配体apt的基因序列为：

9、5’-sh-gactggtaggcagataggggaagctgatttcgatgcgtgggtc-3’；

10、所述c-dna的基因序列为：

11、5’-gacccacgcaagggtgagggct-3’；

12、所述tris-hcl缓冲溶液ph为7.4～7.5。

13、优选的，所述血清素适配体apt、c-dna的摩尔比为(1～2):(1～2)；

14、所述dsdna溶液中血清素适配体apt、c-dna的摩尔浓度之和为5～10μm。

15、优选的，将多巴胺通过循环伏安法偶联在碳纤维纳米电极上，得到cfne/da电极，具体包括以下步骤：

16、将多巴胺溶于h2so4溶液，得到多巴胺溶液；

17、将碳纤维纳米电极插入多巴胺溶液中，将多巴胺通过循环伏安法偶联在碳纤维纳米电极；

18、所述h2so4溶液浓度为1～2m，所述多巴胺溶液浓度为5～10mm；

19、将多巴胺通过循环伏安法偶联在碳纤维纳米电极时，电位范围为0.8～1.6v，扫描速度为10～20mv/s，扫描次数为10～20次。

20、优选的，将cfne/da电极置于dsdna溶液中进行电化学反应的步骤中，采用计时电流法进行反应，反应时控制电压为0.55～0.6v，时间为300～350s。

21、优选的，所述亚甲基蓝溶液的配置方法为：将亚基蓝溶解在pbs缓冲液中，得到亚甲基蓝溶液；

22、所述亚基蓝溶液的浓度为1～2mm；

23、将cfne/da/dsdna电极置于亚甲基蓝溶液中，浸泡2～3h；

24、所述pbs缓冲液的ph为7.4～7.5。

25、优选的，所述碳纤维纳米电极呈一端直径大另一端直径小锥形，所述碳纤维纳米电极直径小的一端直径为500～600nm，长度为100～200μm。

26、优选的，所述碳纤维纳米电极的制备方法，包括以下步骤：

27、将一毛细管的两端分别连接拉制仪，控制拉制仪对毛细管拉伸，拉伸时毛细管中部变细并被拉断成两部分；

28、取其中一部分毛细管，将一碳纤维插入毛细管并从直径小的一端穿出；

29、对碳纤维伸出毛细管的部分进行烧蚀，使其呈锥形，且碳纤维直径小的一端直径为500～600nm，碳纤维伸出毛细管的一端长度为100～200μm，即得到碳纤维纳米电极。

30、第二方面，本发明还提供了一种所述的制备方法制备得到的电化学纳米传感器在检测血清素中的应用。

31、优选的，利用所述电化学纳米传感器作为工作电极，以含有血清素的待测溶液作为电解液；

32、将工作电极、对电极、参比电极置于电解液中，分别将工作电极、对电极、参比电极连接电化学工作站，利用方波伏安法进行伏安检测，检测氧化峰电流值；

33、利用氧化峰电流值计算得到待测溶液中血清素浓度。

34、优选的，利用方波伏安法进行伏安检测时电位为-0.5v～0v，扫描速度为25～30mv/s。

35、本发明的一种用于检测血清素的电化学纳米传感器及应用，相比现有技术具有以下有益效果：

36、1、本发明的用于检测血清素的电化学纳米传感器引入了血清素的适配体apt作为识别元件，提高了传感器对检测目标的特异性识别能力；在进行检测的过程中，适配体apt与血清素特异性识别的过程中，双链打开，嵌插在中间的mb分子逸散，使得氧化峰电流下降，出现不同峰值电流，根据与原峰值电流的比值和浓度的线性关系，最终实现血清素的定量检测；

37、2、本发明的电化学纳米传感器，应用与血清素的检测当中，可以降低检测成本，减小对实验设备和环境的要求，且操作简单，通过修饰apt，提高选择性，并嵌插多个mb分子，放大探针的信号值；该电化学纳米传感器对血清素的检测限低于0.2nm(血清素检测限为0.156nm)，检测范围为：0.5nm～400nm。

技术特征：

1.一种用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，其特征在于，所述dsdna溶液的配置方法为：

3.如权利要求1所述的用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，其特征在于，所述血清素适配体apt、c-dna的摩尔比为(1~2):(1~2)；

4.如权利要求1所述的用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，其特征在于，将多巴胺通过循环伏安法偶联在碳纤维纳米电极上，得到cfne/da电极，具体包括以下步骤：

5.如权利要求1所述的用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，其特征在于，将cfne/da电极置于dsdna溶液中进行电化学反应的步骤中，采用计时电流法进行反应，反应时控制电压为0.55~0.6v，时间为300~350s；

6.如权利要求1所述的用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，其特征在于，所述碳纤维纳米电极呈一端直径大另一端直径小锥形，所述碳纤维纳米电极直径小的一端直径为500~600nm，长度为100~200μm。

7.如权利要求6所述的用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法，其特征在于，所述碳纤维纳米电极的制备方法，包括以下步骤：

8.一种如权利要求1~7任一所述的制备方法制备得到的电化学纳米传感器在检测血清素中的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，利用所述电化学纳米传感器作为工作电极，以含有血清素的待测溶液作为电解液；

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，利用方波伏安法进行伏安检测时电位为-0.5v~0v，扫描速度为25~30 mv/s。

技术总结
本发明提供了一种用于检测血清素的电化学纳米传感器的制备方法及应用。本发明的电化学纳米传感器的制备方法包括：将多巴胺通过循环伏安法偶联在碳纤维纳米电极上，得到CFNE/DA电极；将CFNE/DA电极置于dsDNA溶液中进行电化学反应，得到CFNE/DA/dsDNA电极；将CFNE/DA/dsDNA电极置于亚甲基蓝溶液中，通过吸附作用使亚甲基蓝嵌插在dsDNA双链间，即得CFNE/DA/MB/dsDNA电化学纳米传感器；本发明引入了血清素的适配体apt作为识别元件，提高了传感器对检测目标的特异性识别能力；电化学纳米传感器对血清素的检测限低于0.2nM，检测范围为：0.5nM～400nM。

技术研发人员：伍珍,宋超,文为,张修华,王升富
受保护的技术使用者：湖北大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6