基于核酸适体传感器的ATP浓度检测系统设计-论文.pdf

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1、2015年7月15日现代电子技术Ju1．2015第38卷第14期ModernELectronicsTechniqueVo1．38NO．14基于核酸适体传感器的ATP浓度检测系统设计姜利英，岳保磊，梁茂，周鹏磊，肖小楠(郑州轻工业学院，电气信息工程学院，河南郑州450002)摘要：针对核酸适体电流型传感器信号弱、噪声高、测量难的特点，设计一种可准确检测三磷酸腺苷(ATP)浓度的核酸适体传感器检测电路。该电路主要包括恒电位电路、／／V转换电路、多级放大电路、带通滤波和锁相放大电路。利用循环伏安法研究并分析了核酸适体传感器的输出电压与被测物ATP浓度之间的关系。测试结果表明：电流型

2、核酸适体传感器检测系统具有很高的信噪比、较好的灵敏度和线性度，线性度为0．9940，能够满足现场快速准确测试的需求。关键词：核酸适体传感器；ATP浓度；微电流检测；锁定放大；电路测试中图分类号：TN98—34；TP216文献标识码：A文章编号：1004—373X(2015)14-0120—04DesignofATPconcentrationdetectionsystembasedonaptamersensorJIANGLiying，YUEBaolei，LIANGMao，ZHOUPenglei，XIAOXiaonan(CollegeofElectricalInformation

3、Engineering，ZhengzhouUniversityofLightIndustry，Zhengzhou450002，China)Abstract：Sincetheaptameramperometricsensorsignalisgenerallyweak，highnoiseanddifficulttobemeasured，thede—tectioncircuitofaptamersensorwhichcanpreciselydetectATPconcentrationwasdesigned．Thecircuitismainlycomposedofconstantpo

4、tentialcircuit，lfvconversioncircuit，multi—stageamplifiercircuit，band—passfilteringcircuitandlock—inamplifiercircuit．TherelationshipbetweentheoutputvoltageofaptamersensorandATPconcentrationoftheobjectundertestwereana—lyzedbymeansofacyclicvoltammetry．Thetestingresultsindicatesthatthesystemhas

5、highSNR，excellentsensitivityandlinearityof0．9940whichcansatisfytherequirementsofprecisiondetectionO1'1spot．Keywords：aptamersensor；ATPconcentration；weakcurrentsignaldetection；lock—inamplifier；circuittesting和智能化。测试结果表明该系统能快速准确检测出0引言ATP浓度，解决了现场检测的诸多不便。ATP是体内组织细胞一切生命活动所需能量的直1检测原理接来源，可促使机体各种细胞的修

6、复和再生，增强细胞代谢活性⋯。细胞内ATP浓度与活细胞数量密切相关：用于检测ATP浓度的核酸适体传感器是利用微机细胞代谢受损时，ATP合成下降；细胞死亡时，在酶的作电系统(MicroElectroMechanicalSystems，MEMS)加工用下，ATP迅速水解消失；因此迅速而准确地测定细胞技术、薄膜技术并结合电化学沉积技术制备的基于共面内ATP浓度在研究细胞乃至机体的生理活性和代谢过薄膜金电极的高灵敏度传感器，本传感器采用三电极体系如图1所示，即工作电极(WorkingElectrode，w)、对程以及临床诊断方面都有非常重要的意义。电极(CounterElectrod

7、e，C)和Ag／AgC1参比电(Refer—现有ATP检测法包括定磷法、荧光素酶法、质谱法enceELectrode，R)。等，但这些方法所需要的仪器价格昂贵且只能在实验室核酸适体传感器工作电极表面的适体采用巯基固内完成，无法满足现场检测要求。因此发展简便迅速的化的单链DNA(ssDNA)或双链DNA(dsDNA)进行修ATP检测系统意义重大。本文通过对低噪声放大技术、饰。由于核酸适体与ATP有高亲和力和选择性，当引人锁相放大技术的研究，设计了基于核酸适体传感器的ATP后，核酸适体与ATP相结合，工作电