基于纳米金自催化生长的无标记大田软海绵酸传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及大田软海绵酸传感器检测技术领域，尤其涉及一种基于纳米金自催化 生长的无标记的大田软海绵酸传感器。
【背景技术】
[0002] 大田软海绵酸（OA)是海洋藻类的代谢产物，在贝类、鱼类和其他动物的滤食或摄 食过程中，被食物转移到它们的胃或食道中，经胃和肠消化、吸收并导致OA在贝体内的积 累。OA为多环聚醚类的脂肪酸衍生物，是腹泻性贝毒的主要致病因子，对于一般性的加热烹 调处理毒素仍较稳定。已证实OA具有强烈的促肿瘤和致癌作用。所以从卫生角度上对它 们进行检测特别重要。
[0003] 关于OA检测，主要有生物分析法，主要为小鼠法，存在灵敏度低、准确性和重复性 差、特异性差的问题；化学仪器分析法，例如气象色谱、液相色谱以及液一质联用（LC-MS) 等，虽然检测特性好，但仪器体型较大，维护成本较高。而免疫分析法、蛋白磷酸酶抑制法和 生物传感器技术，具有操作简单、灵敏度高、适合现场监测和大批量样品的快速筛选，不需 要复杂和昂贵的仪器设备，并容易实现自动化检测，因此具有较大的发展应用前景。其中， 生物传感器技术主要以免疫学或蛋白磷酸酶抑制特性为基础，具有操作简便、可重复使用、 可实现连续在线监控等优点，在OA检测方面的研究也在不断发展和更新。
[0004] 生物传感器技术需要采用对OA具有特异性识别能力的物质作为敏感材料。目前 已经成功制备并筛选出能对OA特异识别的人工适配体DNA单链。OA适配体制备成本较低， 有利于降低生物传感器的成本，从而有助于生物传感器的普及推广应用以及新型生物传感 器的开发。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种检测大田软海绵酸的传感器。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于纳米金自催化生长的无标 记大田软海绵酸传感器，包括：二氧化硅基底、第一梳齿状电极、第二梳齿状电极、第一引 线、第二引线、第一焊盘、第二焊盘、第一导线、第二导线、纳米金颗粒、OA适配体；其中，第 一梳齿状电极、第二梳齿状电极、第一引线、第二引线、第一焊盘和第二焊盘附着在二氧化 硅基底上；第一梳齿状电极和第二梳齿状电极的梳齿状部分交错平行排列，形成一个叉指 电极对；第一梳齿状电极与第一引线、第一焊盘、第一导线依次相连通；第二梳齿状电极与 第二引线、第二焊盘、第二导线依次相连通；纳米金颗粒固定在第一梳齿状电极和第二梳齿 状电极之间的缝隙中；OA适配体固定在纳米金颗粒的表面；所述第一梳齿状电极和第二梳 齿状电极的宽度及梳齿的间距均为微米级，材质为导电金属；所述OA适配体（11)具有如 SEQIDNO. 1所示的DNA序列。OA适配体作为传感器的敏感材料，能与OA毒素分子结合并 发生结构改变，具有特异性识别能力。
[0007] -种基于纳米金自催化生长的无标记大田软海绵酸传感器的制备方法，包括以下 步骤：
[0008] (1)制备叉指电极对：在二氧化硅基底上旋涂光刻胶，经曝光显影后，磁控溅射 20nm厚的粘附层，接着磁控溅射沉积一层厚度150~200nm金属层，然后将第一梳齿状电 极、第二梳齿状电极、第一引线、第二引线、第一焊盘、第二焊盘以外的金属层进行剥离；
[0009] (2)固定纳米金颗粒：将二氧化硅基底在乙醇中浸泡清洗，然后N2干燥；将二氧化 硅基底在食人鱼洗液（H2SO4ZUO2= 3:lv/v)中浸泡清洗，然后在超纯水中浸泡清洗，再N2 干燥；将二氧化硅基底浸泡在3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES)的体积分数为2. 5%的乙醇 溶液中，4°C条件下浸泡6小时，然后用乙醇溶液充分清洗，N2干燥，再在IKTC条件下固化 30分钟；将二氧化硅基底浸泡在纳米金胶体溶液中，4°C条件下浸泡2小时，然后用超纯水 充分清洗；即可在第一梳齿状电极和第二梳齿状电极之间的缝隙中固定上纳米金颗粒；其 中，食人鱼洗液清洗的目的是去除二氧化硅基底表面的污染物，使二氧化硅表面带上羟基， 增加亲水性；APTES浸泡的目的是使3-氨丙基三乙氧基硅烷分子通过与二氧化硅表面的羟 基结合而修饰在二氧化硅表面，ll〇°C条件下固化30分钟可以增强二氧化硅与3-氨丙基 三乙氧基硅烷分子之间的Si-O键的结合；纳米金胶体溶液浸泡的目的是使纳米金颗粒与 3_氨丙基三乙氧基硅烷分子中的氨基发生静电吸附，从而使纳米金颗粒固定在二氧化硅基 底表面；
[0010] (3)导线粘接：采用导电胶将第一导线粘接在第一焊盘处，将第二导线粘接在第 二焊盘处，然后在60°C条件下固化3小时；
[0011]⑷修饰OA适配体：配制含有50mM Tris, 150mM NaCl, 2mM MgCl2, pH为7. 5的缓 冲溶液；以缓冲溶液为底液，配制IyM的OA适配体溶液；在传感器表面滴加OA适配体溶 液，在室温下孵育30分钟，OA适配体与纳米金颗粒发生静电吸附，从而在传感器表面修饰 上OA适配体；然后用缓冲溶液清洗传感器表面，最终制备得到大田软海绵酸传感器；传感 器在不使用时，可以浸泡在缓冲溶液中，放置于4°C条件下保存，以防止OA适配体发生降解 而丧失对OA毒素分子的识别功能。
[0012] -种基于纳米金自催化生长的无标记大田软海绵酸传感器的检测方法，包括以下 步骤：
[0013] (I)OA毒素分子孵育：采用含有 50mMTris，150mMNaCl, 2mMMgCl2,pH为 7. 5 的 缓冲溶液配制不同浓度的OA溶液；将OA溶液滴加在传感器表面，然后放置于37°C条件下 孵育30分钟；OA毒素分子将结合在OA适配体表面，并使OA适配体的结构发生变化；然后 依次采用缓冲溶液和超纯水清洗传感器表面；
[0014] (2)纳米金自催化生长：配制含有150mM葡萄糖和300yM氯金酸的混合溶液；将 传感器浸泡在混合溶液中，在37°C条件下放置2小时；在步骤（1)中，OA适配体结合上OA 毒素分子之后，发生结构改变，将暴露出一部分纳米金颗粒的活性位点；暴露出的纳米金颗 粒将催化溶液中的葡萄糖发生氧化，产生过氧化氢，过氧化氢使溶液中的氯金酸发生还原， 在暴露出的纳米金颗粒表面生成新的金，从而使纳米金颗粒生长，直径增大；
[0015] (3)信号检测：传感器用超纯水清洗，并用N2干燥，然后将第一导线和第二导线分 别接在电化学工作站的工作电极和参比电极上，参比电极再与对电极相接；测试采用线性 扫描伏安法，在工作电极上施加-〇. 3V~0. 3V电压，扫描速率lmV/s，采样间隔为lmV，从而 得到电流一电压特性曲线；求取特性曲线的斜率，得到传感器电导值；为了降低不同测试 之间的差异，将纳米金生长后的电导信号S与生长前的电导信号S。进行比较，得到相对变 化（S-S。)/、将相对变化作为测试结果与OA浓度进行拟合得到标定曲线；根据标定曲线和 待测OA溶液的电导值，即可求得待测OA溶液的浓度，从而完成传感器的信号检测。
[0016] 本发明的有益效果是：
[0017] (1)本发明结合标准MEMS工艺、自组装膜技术和适配体技术，在微型传感器表面 修饰OA敏感材料，易于批量化生产，降低成本，利于多通道检测，提高检测效率；
[0018] (2)本发明采用叉指电极对的缝隙中的纳米金颗粒的自催化生长起到信号放大作 用，将微观的结构形貌改变转化为电导信号的改变，操作简便，无标记检测，对OA的检测下 限可以达到Ippb。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的基于纳米金自催化生长的无标记大田软海绵酸传感器的结构示 意图；
[0020] 图2为本发明的大田软海绵酸传感器的制备方法流程图；
[0021] 图3为本发明的大田软海绵酸传感器的检测方法示意图；
[0022] 图4为本发明的大田软海绵酸传感器经过OA适配体修饰、OA识别和纳米金生长 的电流一电压特性曲线的变化；
[0023] 图5为本发明的大田软海绵酸传感器的标定曲线；
[0024] 图中，二氧化硅基底1、第一梳齿状电极2、第二梳齿状电极3、第一引线4、第二引 线5、第一焊盘6、第二焊盘7、第一导线8、第二导线9、纳米金颗粒10、0A适配体11、粘附层 12。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0026] 如图1所示，本发明基于纳米金自催化生长的无标记大田软海绵酸传感器，在传 感器的叉指电极对的缝隙中修饰纳米金颗粒10和OA适配体11，OA毒素分子与OA适配体 11结合后引起OA适配体11的结构变化，暴露出纳米金颗粒10的活性位点，通过纳米金颗 粒10自催化生长之后的传感器电导信号可以计算出OA的浓度。本发明的大田软海绵酸传 感器采用无标记的检测方法，它包括：二氧化硅基底1、第一梳齿状电极2、第二梳齿状电极 3、第一引线4、第二引线5、第一焊盘6、第二焊盘7、第一导线8、第二导线9、纳米金颗粒10、 OA适配体11 ;其中，第一梳齿状电极2、第二梳齿状电极3、第一引线4、第二引线5、第一焊 盘6和第二焊盘7附着在二氧化硅基底1上；第一梳齿状电极2和第二梳齿状电极3的梳 齿状部分交错平行排列，形成一个叉指电极对；第一梳齿状电极2与第一引线4、第一焊盘 6、第一导线8依次相连通；第二梳齿状电极3与第二引线5、第二焊盘7、第二导线9依次相 连通；纳米金颗粒10固定在第一梳齿状电极2和第二梳齿状电极3之间的缝隙中；OA适配 体11固定在纳米金颗粒10的表面；所述第一梳齿状电极2和第二梳齿状电极3的宽度及 梳齿的间距均为微米级，材质为导电金属；所述OA适配体11具有DNA序列5'-/GGTCACCA ACAACAGGGAGCGCTACGCGAAGGGTCAATGTGACGTCATGCGGATGTGTGG/-3'，如SEQIDN0.1 所示。 OA适配体11作为传感器的