本技术涉及生物传感，特别涉及一种光寻址高通量光电化学生物传感器及其制备方法与应用。
背景技术：
1、循环肿瘤细胞(ctc)，作为重要标志物，是从原发病灶脱落，并随着血液循环系统进行转移的一类肿瘤细胞，是导致肿瘤转移的主要原因。ctc的高灵敏检测为癌症早期诊断及预后提供了更多实时信息。目前，如：cell search技术、流式细胞术、微流控芯片、电感耦合等离子体质谱、拉曼成像以及电介质电泳等方法应用于ctc的检测研究和应用。但由于其灵敏度低、耗时长、结构复杂、无法大批量样本检测等缺点，难以满足临床检测需求。光电化学(pec)生物传感器是一种集合生物识别过程(探针部分)和光电转换过程(光电活性物质)、背景信号低、操作简单的检测方法。其中，通过移动光源来实现不同检测区域检测的光寻址pec生物传感器(la-pecs)，是解决高通量、快速检测需求的有效方法之一。当前，国内外la-pecs应用于肿瘤细胞高灵敏、高通量检测的研究主要集中在光活性体系构建以及检测信号放大两个方面。
2、光活性材料是la-pecs的重要组成部分，在传感器构建过程对分子固定、信号的产生和传递至关重要，对光电传感系统的灵敏度和稳定性有直接影响。随着纳米材料合成技术的飞速发展，将不同带隙或不同粒径的材料复合后，有效改变光电子复合效率，从而改善光电流，是实现pec生物传感器高灵敏度、低检测线检测的有效手段之一。现有技术通过构建生物识别的检测界面或者构建基于核酸适配体介导的dna多联体用于细胞检测。尽管dna适配体以及dna多联体在生物传感界面构建方面显示出特有的优势，但在ctcs捕捉过程中仍存在与细胞结合的亲和力不够、单位电极面积适配体数量少而肿瘤细胞捕捉效率低等问题。
技术实现思路
1、本技术实施例提供一种光寻址高通量光电化学生物传感器及其制备方法与应用，通过构建多检测区检测阵列光电化学生物传感电极，克服了现有检测技术中无法实现ctc高通量检测等缺点。
2、为解决上述技术问题，第一方面，本技术实施例提供一种光寻址高通量光电化学生物传感器，包括：基底和设置在基底上的工作电极、参比电极、对电极和移动光源；基底具有多个呈阵列分布的检测区域，工作电极包括多个分布在不同检测区域的阵列工作电极；阵列工作电极上依次修饰有光活性材料、dna多联体传感界面和循环肿瘤细胞；其中，光活性材料为α-fe2o3/bi2s3ⅱ型异质结；参比电极为饱和ag/agcl电极，对电极为铂电极，移动光源为红外激光笔。
3、在一些示例性实施例中，每个阵列工作电极包括光活性材料、dna多联体传感界面、循环肿瘤细胞以及用于捕捉循环肿瘤细胞的捕捉电极；捕捉电极为fto/α-fe2o3/bi2s3/aptamer-dnaconcateme。
4、在一些示例性实施例中，dna多联体传感界面通过制备自组装dna多联体获得；自组装dna多联体通过将氨基功能化辅助dna链、连接dna链、捕获dna链混合，并加入到溶剂中孵育并组装制得；其中，氨基功能化辅助dna链具有如seq id no.1所示的核苷酸序列(aaaaaaaaaaaaaaacggcaccttcctcggca)；连接dna链具有如seq i d no.2所示的核苷酸序列(cggcacctgggggagtattgcggaggaaggtgccg)；捕获dna链具有如seq id no.3所示的(tacacccccaggtgccgaaaaaatgctacggg tccaagtttttctcttggacccaaaaacactacagaggttgcgtctgtcccacgttgtc atggggggttggcctg)和seq id no.4所示的(cactacagaggttgcgtctgtccca cgttgtcatggggggttggcctgaaaaaaaaaaaaaaacggcacctgggggagtaaa aaagggtccaagagaaaaacttggacccgtagcat)含靶向epcam蛋白ctc的适配体序列；溶剂包括tris-hcl和edta溶液。
5、在一些示例性实施例中，基底具有五个呈阵列分布的检测区域，检测区域的直径为0.5mm；位于不同检测区域的阵列工作电极通过绝缘胶隔开。
6、第二方面，本技术实施例还提供了一种光寻址高通量光电化学生物传感器的制备方法，应用于上述实施例所述的光寻址高通量光电化学生物传感器，包括以下步骤：首先，提供基底，并在基底上形成多个呈阵列分布的检测区域；然后，制备光活性材料，将光活性材料滴于每个检测区域，干燥后制得传感电极；光活性材料为α-fe2o3/bi2s3ⅱ型异质结；接下来，制备自组装dna多联体，形成dna多联体生物传感界面；将壳聚糖溶液和戊二醛溶液滴于每个检测区域，与自组装dna多联体孵育并组装后制得捕捉电极；然后，将不同浓度的循环肿瘤细胞分别加入至不同的检测区域，在不同的检测区域分别形成阵列工作电极；最后，将阵列工作电极、参比电极、对电极和移动光源进行组装，制得光寻址高通量光电化学生物传感器。
7、在一些示例性实施例中，参比电极为饱和ag/agcl电极，对电极为铂电极，移动光源为红外激光笔。
8、在一些示例性实施例中，基底为fto导电玻璃；提供基底，并在基底上形成多个呈阵列分布的检测区域，包括：依次利用丙酮、naoh溶液和去离子水对fto导电玻璃进行超声清洁、干燥后，采用绝缘胶和圆形模具，在fto导电玻璃上开设多个呈阵列分布的检测区域。
9、在一些示例性实施例中，制备光活性材料，包括：将bi(no3)3·5h2o、硫脲混合制得bi2s3溶液；将fe(no3)3·9h2o加入bi2s3溶液中，采用水热法制得α-fe2o3/bi2s3ⅱ型异质结光活性材料。
10、在一些示例性实施例中，制备自组装dna多联体，形成dna多联体生物传感界面，包括：将氨基功能化辅助dna链、连接dna链、捕获dna链按比例混合，加入到tris-h cl和edta溶液中，在一定温度下孵育并组装制得自组装dna多联体，并形成dna多联体生物传感界面；氨基功能化辅助dna链具有如seq id no.1所示的核苷酸序列(aaaaaaaaaaaaaaacggcaccttcctcggca)；连接dna链具有如seq id no.2所示的核苷酸序列(cggcacctgggggagtattgcggaggaaggtgccg)；捕获dna链具有如seq id no.3所示的(tacacccccaggtgccgaaaaaatgctacgggtccaagtttttc tcttggacccaaaaacactacagaggttgcgtctgtcccacgttgtcatggggggttg gcctg)和seq id no.4所示的(cactacagaggttgcgtctgtcccacgttgtcatgg ggggttggcctgaaaaaaaaaaaaaaacggcacctgggggagtaaaaaagggtccaagagaaaaacttggacccgtagcat)含靶向epcam蛋白ctc的适配体序列。
11、第三方面，本技术实施例还提供了一种上述实施例所述的光寻址高通量光电化学生物传感器在循环肿瘤细胞高通量、高灵敏检测中的应用。
12、本技术实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
13、本技术实施例提供一种光寻址高通量光电化学生物传感器及其制备方法与应用，该传感器包括：基底和设置在基底上的工作电极、参比电极、对电极和移动光源；基底具有多个呈阵列分布的检测区域，工作电极包括多个分布在不同检测区域的阵列工作电极；阵列工作电极上依次修饰有光活性材料、dna多联体传感界面和循环肿瘤细胞；其中，光活性材料为α-fe2o3/bi2s3ⅱ型异质结；参比电极为饱和ag/agcl电极，对电极为铂电极，移动光源为红外激光笔。
14、本技术提供的光寻址高通量光电化学生物传感器，采用α-fe2o3/bi2s3ⅱ型异质结、dna多联体(dna多联体)生物传感界面与所捕获的循环肿瘤细胞构建工作电极，对临床稀有细胞检测研究、应用提供借鉴意义。一方面，本技术采用α-fe2o3/bi2s3ⅱ型异质结光活性材料克服了现有技术中光生载流子分离效率低、信噪比低等缺点。另一方面，本技术采用dna多联体传感界面高效捕获ctc，克服了现有检测技术中由于血液中的ctc数量极少，灵敏度低、信噪比低等缺点。本技术提供的光寻址光电化学生物传感器，不仅解决现有的光电传感技术在ctc检测灵敏度低、检测限高、无法实现多样本高效检测的要求，还实现了ctc高灵敏度、高特异性和高通量检测，为肿瘤的早期检测和临床研究提供了一条新途径。
1.一种光寻址高通量光电化学生物传感器，其特征在于，包括：基底和设置在所述基底上的工作电极、参比电极、对电极和移动光源；
2.根据权利要求1所述的光寻址高通量光电化学生物传感器，其特征在于，每个阵列工作电极包括光活性材料、dna多联体传感界面、循环肿瘤细胞以及用于捕捉循环肿瘤细胞的捕捉电极；所述捕捉电极为fto/α-fe2o3/bi2s3/aptamer-dnaconcateme。
3.根据权利要求1所述的光寻址高通量光电化学生物传感器，其特征在于，所述dna多联体传感界面通过制备自组装dna多联体获得；所述自组装dna多联体通过将氨基功能化辅助dna链、连接dna链、捕获dna链混合，并加入到溶剂中孵育并组装制得；其中，
4.根据权利要求1所述的光寻址高通量光电化学生物传感器，其特征在于，所述基底具有五个呈阵列分布的检测区域，所述检测区域的直径为0.5mm；位于不同检测区域的阵列工作电极通过绝缘胶隔开。
5.一种光寻址高通量光电化学生物传感器的制备方法，应用于如权利要求1至4任一项所述的光寻址高通量光电化学生物传感器，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的光寻址高通量光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述参比电极为饱和ag/agcl电极，所述对电极为铂电极，所述移动光源为红外激光笔。
7.根据权利要求5所述的光寻址高通量光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述基底为fto导电玻璃；提供基底，并在所述基底上形成多个呈阵列分布的检测区域，包括：
8.根据权利要求5所述的光寻址高通量光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述制备光活性材料，包括：
9.根据权利要求5所述的光寻址高通量光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述制备自组装dna多联体，形成dna多联体生物传感界面，包括：
10.一种如权利要求1至4任一项所述的光寻址高通量光电化学生物传感器在循环肿瘤细胞高通量、高灵敏检测中的应用。
