基于DNA框架纳米机器的血清素电化学传感器

本发明涉及电化学生物传感器领域，具体涉及基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器的构建方法、构建结构及应用。

背景技术：

1、血清素是一种重要的信号分子，在大脑中作为一种神经递质，对于人体的多项活动以及情绪具有非常重要的调节作用。血清素水平失衡与抑郁症、成瘾性和多种肿瘤的发生相关。因此，检测血清素的含量变化对临床诊断和医学研究具有重要意义。测量血清素的传统方法往往依赖于其化学结构、氧化还原活性和光学性质，这些方法需要专业昂贵的仪器设备，且存在特异性弱的问题。近年来，随着分子探针的发展，可以利用探针与血清素的相互作用进行血清素的检测，包括适配体、基因编码的蛋白质和有机分子。其中，适配体是通过体外筛选实验合成的寡核苷酸，具有较高的亲和力、强的选择性、易于合成等优点。因此，适配体传感器是检测血清素的有效工具。

2、熵驱动dna回路作为一种简单而有效的放大策略，具有高效的催化能力、信号放大能力和易于编程等优点，已被广泛应用于分子检测和逻辑门构建的研究。与其他放大方法相比，熵驱动dna回路有效地降低了非特异性反应概率，具有较高的信噪比。然而，多数熵驱动dna回路是由溶液中的几个自由扩散的dna组件组成，分子碰撞概率较小，反应效率降低。为了解决这个问题，该发明通过dna自组装制备纳米三棱柱(dtp)，以dtp负载熵驱动回路的反应物，提高反应效率，构建适配体传感器，进行血清素的循环放大检测。

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dna框架纳米机器的血清素电化学传感器的构建方法、构建结构及应用，利用dna自组装技术制备纳米三棱柱dtp，引入熵驱动回路反应进行循环放大，通过电化学转化金属框架材料mof进行高效的信号输出，实现血清样品中血清素的灵敏检测。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器，其创新点在于：所述基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器包括以下步骤：

3、步骤s1：首先进行金电极的打磨和电化学处理，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’-cgctcttctatattgtttttt-sh-(ch2)6-3’；

5、步骤s2：利用水热法制备mof材料，在mof表面修饰上信号探针sp，得到sp-mof；

6、其中，所述sp的序列为5’-ccctacgcatcgaatcttttttttt-cooh-3’；

7、步骤s3：将dna单链s1、s2、s3混合退火得到dtp，接着将aptamer/bp、sp-mof、ap、fp、s1d、s3u、s3d自组装到dtp结构中，得到dtp/(aptamer/bp+(sp-mof)-ap+fp)；

8、其中，所述s1的序列为5’-ctctattcacgtctattttttcatgagtcagggcgacgacatgagtcagggcttttgagatacacaaggtgagcacgagatacacaaggtttttgtttagagccaatgtccagtttagagccaattttttgagtccctctgagtcc-3’；所述s2的序列为5’-gaagctgattcgatgcgtagggcgctcttctatattgttttaatagacgtgaatagagggactcagagggactcattttaaagccgtagaacgaacgaaagccgtagaacttttagtcttctgtttggactggtgactagtcgtttgg-3’；所述s3的序列为5’-ctcaccttgtgtatctcttttacgaagcatacgaatctcacgaagcatacgattttccaaacgactagtcaccagtccaaacagaagactttttctcctaagatgccgtgtcctcctaagatgccttttaccttgtgtatctcgtg-3’；所述aptamer的序列为5’-cgactggtaggcagataggggaagctgattcgatgcgtgggtcggccctgactcatgtcgtcgccctgactcatg-3’；所述bp的序列为5’-acgcatcgaatcagcttc-3’；所述ap的序列为5’-caatatagaagagcg-3’；所述fp的序列为5’-gttctac ggctttcgttcgttctacggctttttttttcaatatagaagagcgccctacgcatcgaatc-3’；所述s1d的序列为5’-attggctctaaactggacattggctctaaac-3’；所述s3u的序列为5’-tcgtatgcttcgtgagattcgtatgcttcgt-3’；所述s3d的序列为5’-ggcatcttaggaggacacggcatcttaggag-3’；

9、步骤s4：将不同浓度的血清素与dtp/(aptamer/bp+(sp-mof)-ap+fp)混合，转移至mch/ip/aue表面反应，随后进行mof的电化学转化。

10、优选的，所述步骤s1中制备传感界面的操作为，首先用三氧化铝粉末打磨金电极，将电极置于稀硫酸溶液中进行循环伏安扫描，用氮气吹干后将固定探针ip与三(2-羧乙基)膦反应60分钟，滴加至电极表面避光反应12小时，冲洗过后再将巯基己醇mch滴加到电极上封闭30分钟，即得到mch/ip/aue。

11、优选的，所述步骤s2的实验操作为，将三价铁的水溶液(如，三氯化铁溶液)与表面活性剂pluronic f127混合，依次加入乙酸和对苯二甲酸搅拌2小时，随后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中置于110℃高温下反应24小时，离心烘干后将得到的mof与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)、n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)和sp混合反应5小时，从而得到sp-mof。

12、优选的，所述步骤s3的实验操作为，将dna单链s1、s2、s3等摩尔混合，置于95℃加热10分钟，接着以1℃/分钟的速度降温至室温，得到dtp结构，随后将其与aptamer/bp、sp-mof、ap、s1d、s3u、s3d等比例混合置于室温下搅拌1小时，再加入等摩尔的fp置于室温下搅拌1小时，得到dtp/(aptamer/bp+(sp-mof)-ap+fp)。

13、优选的，所述步骤s4的实验操作为，将dtp/(aptamer/bp+(sp-mof)-ap+fp)与不同浓度的血清素混合，转移至mch/ip/aue表面室温下反应30分钟，接着将电极置于k3fe(cn)6溶液中，施加1.6v的电压产生fe3+，接着于0v的电压下反应产生普鲁士白pw，经氧气氧化后，在电极表面获得普鲁士蓝pb。

14、基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器的构建结构，应用所述的基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器的构建方法，所述基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器的构建结构为采用基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器的构建方法得到的电化学传感器。

15、基于dna框架纳米机器的血清素电化学传感器的应用，采用所述基于dna框架纳米机器的血清素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血清素含量方面的应用。

16、本发明的优点在于：与现有技术相比，本发明利用dna自组装技术制备纳米三棱柱dtp，引入熵驱动回路反应进行循环放大，通过电化学转化金属框架材料mof进行高效的信号输出，实现血清样品中血清素的灵敏检测，提供了一种检测生物标志物的高效电化学传感器的构建方法、构建结构及应用，在抑郁症、类癌综合征等疾病的预防、诊断和治疗方面具有重要的应用价值。