一种用碳纳米管微悬臂梁生物传感器检测血小板衍生化生长因子浓度为0.5-10微克/毫升的方法

摘要

一种用碳纳米管微悬臂梁生物传感器检测血小板衍生化生长因子浓度为0.5-10μg/mL的方法，通过构建一种碳纳米管微悬臂梁生物传感器来实现。该生物传感器包括支架、基底材料、碳纳米管、拾取电路，在碳纳米管上面还通过π-π叠加作用修饰有一层核酸适配体。先在碳纳米管微悬臂梁上先制作含有PDGF核酸适配体的检测探针，检测时，将检测探针放入待测样本中，待测样本中PDGF通过特异性反应与检测探针上的核酸适配体形成复合物并附着在微悬臂梁上；利用该复合物在微悬臂上产生的质量变化引起微悬臂梁挠曲位移或谐振频率的变化关系和该复合物的质量大小与待测样本中PDGF的浓度呈正相关，从而实现对PDGF的检测。

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种用微悬臂梁生物传感器检测PDGF的方法。 

技术背景

血小板衍化生长因子(plateler-derived growth factor, PDGF) 作为血管生成因子之一，与肿瘤的发生发展有密切关系，被认为是一种潜在的具有临床意义的肿瘤标志物。目前PDGF检测方法很多，主要有酶联免疫分析法、免疫组织化学法等。其检测方法操作复杂，灵敏度不高，难以实现在肿瘤早期阶段对PDGF的高灵敏检出，且无法满足快速检测的需求。“nanomechanical microcantilever oprerated in vibratin modes with use of  RNA aptamer as a receptoe molecules for label-free detection of  HCV helicase”，Kyo Seon Hwang et al.，Biosensors and Bioelectrontics，第23卷第459-465页，20070602，公开了一种用核酸适配体作为受体分子通过微悬臂梁的振动模式来检测HCV解旋酶的方法。发明专利申请CN101935008A公开了一种利用功能化碳纳米管为敏感材料的微悬臂梁传感器的方法。PDGF常规浓度为0.5-10μg/mL，目前需要建立一种PDGF浓度为0.5-10μg/mL的快速、灵敏、操作简便的检测方法。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速准确，PDGF浓度检测范围为0.5-10μg/mL的PDGF的测定方法。 

为了解决上述技术问题，本发明通过构建一种碳纳米管微悬臂梁生物传感器来实现PDGF的检测。该碳纳米管微悬臂梁生物传感器包括支架、基底材料、碳纳米管、拾取电路；其中基底材料固定在支架一侧构成微悬臂梁结构，采用低压化学气相沉积法（LPCVD），将碳纳米管生长在基底材料的上面，拾取电路在基底材料的下面，在碳纳米管上面通过π-π叠加作用修饰有一层核酸适配体。 

本发明用的碳纳米管微悬臂梁生物传感器的制备步骤如下： 

1、微悬臂梁结构的制造

微悬臂梁是将半导体材料硅为基底材料2，加工成微悬臂梁结构。

2、拾取电路4的制作 

拾取电路是在基底材料2下表面利用微电子工艺制作硅压敏电阻，将四个压敏电阻连接成惠斯通电桥形式。

3、悬臂梁生长和涂敷碳纳米管工艺 

对前述步骤中的基底材料2的上表面进行清洗处理，分别用丙酮、无水乙醇、去离子水进行超声波清洗，然后用低压化学气相沉积法（LPCVD）生长碳纳米管。用LPCVD法生长碳纳米管质量稳定，不易移位、变形，有利于后面工序将核酸适配体通过π-π叠加作用修饰在碳纳米管上，形成稳定的检测探针。

4、碳纳米管微悬臂梁上核酸适配体的修饰 

将核酸适配体通过π-π叠加作用修饰在碳纳米管上，形成一种能特异性识别PDGF的检测探针，从而构建完成碳纳米管微悬臂梁生物传感器。通过π-π叠加作用修饰，使得核酸适配体在碳纳米管上不容易流失，和LPCVD法生长碳纳米管一起作用，便于后序步骤中PDGF与核酸适配体形成的复合物在微悬臂梁上的质量效应稳定，从而引起微悬臂梁谐振频率变化的稳定，为实现PDGF的检测浓度范围为0.5-10μg/mL打下基础。

本发明对PDGF检测的步骤如下： 

（1）在碳纳米管微悬臂梁上先制作含有PDGF核酸适配体的检测探针；

（2）将检测探针放入待测样本中，待测样本中PDGF的浓度范围为：0.5-10μg/mL，PDGF通过特异性反应与检测探针上的核酸适配体形成复合物并附着在微悬臂梁上；

（3）所形成的复合物的质量大小与待测样本中PDGF的浓度呈正相关；

（4）所述复合物在微悬臂上产生的质量变化引起微悬臂梁挠曲位移或谐振频率的变化，从而实现对PDGF的检测。

附图说明

图1是检测PDGF用的碳纳米管微悬臂梁生物传感器示意图。 

本发明的优点和特点 

本发明利用碳纳米管微悬臂梁生物传感器来检测PDGF，该传感器采用低压化学气相沉积法（LPCVD），将碳纳米管生长在基底材料的上面，在碳纳米管上面通过π-π叠加作用修饰有一层核酸适配体，利用核酸适配体与PDGF发生特异性识别反应形成复合物，在微悬臂梁生物传感器上产生质量效应，通过质量效应来实现对PDGF的检测。上述技术特征是互相支持，共同作用，实现了当PDGF浓度为0.5-10μg/mL时快速准确检测，灵敏度高、操作简便。

具体实施方式

图1是PDGF检测用的碳纳米管微悬臂梁生物传感器的示意图，包括支架1，基底材料2，碳纳米管3以及拾取电路4。其中基底材料2固定在支架1一侧构成微悬臂梁结构；在基底材料2的上表面分别用丙酮、无水乙醇、去离子水进行超声波清洗，然后用低压化学气相沉积法（LPCVD）生长碳纳米管3；拾取电路4在基底材料2的下面；在碳纳米管3上面还通过π-π叠加作用修饰有一层核酸适配体5。 

首先，在碳纳米管3上通过π-π叠加作用修饰对PDGF有特异性识别的核酸适配体5，形成一种检测探针。 

然后，将检测探针放入待测样本中，探针里的核酸适配体5与样本中的PDGF发生特异性识别反应，形成复合物，该复合物在微悬臂梁生物传感器上产生质量效应，利用这种质量效应来实现对PDGF的检测。 

实施例1 

本发明检测PDGF的步骤如下：

（1）将碳纳米管微悬臂梁置于含有对PDGF有特异性识别作用的核酸适配体的溶液中，通过超声处理的方法，将核酸适配体通过π-π叠加作用修饰在碳纳米管上，形成一种包含有PDGF核酸适配体的检测探针；

（2）待测样本的浓度为0.5-10μg/mL时，将待测样本滴加到修饰有核酸适配体的碳纳米管微悬臂梁上，在室温下孵育15分钟，使生物传感界面上的核酸适配体与待测样本中的PDGF发生特异性识别反应，形成复合物；

（3）所形成的复合物的质量大小与待测样本中PDGF的浓度呈正相关。

（4）形成的复合物在微悬臂梁上产生质量效应，利用该质量效应来实现对PDGF的检测。 

本实验取样10微克/毫升、1微克/毫升、0.5微克/毫升样品各1mL，形成的复合物在硅微悬臂梁上产生质量效应分别是39.8Hz、4.1 Hz、1.9 Hz，PDGF的检测结果分别为9.95微克/毫升、1.03微克/毫升、0.48微克/毫升。