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CN117030817A - 一种二维纳流体生化传感器及其在生化分子检测中的应用 - Google Patents

一种二维纳流体生化传感器及其在生化分子检测中的应用 Download PDF

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CN117030817A
CN117030817A CN202310906866.8A CN202310906866A CN117030817A CN 117030817 A CN117030817 A CN 117030817A CN 202310906866 A CN202310906866 A CN 202310906866A CN 117030817 A CN117030817 A CN 117030817A
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CN
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graphene oxide
biochemical
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electrode
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Application number
CN202310906866.8A
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夏帆
王浚泽
赵婧
马群
田双
林美华
娄筱叮
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Shanxian Huxi Industrial Technology Research Institute Huxi Branch Of Shandong Industrial Technology Research Institute
Shandong Leize Biotechnology Co ltd
Original Assignee
Shanxian Huxi Industrial Technology Research Institute Huxi Branch Of Shandong Industrial Technology Research Institute
Shandong Leize Biotechnology Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种二维纳流体生化传感器及其在生化分子检测中的应用。该传感器包氧化石墨烯纳米限域隔膜，其设置在参比电极和工作电极之间，氧化石墨烯纳米限域隔膜包括氧化石墨烯薄膜本体；以及位于氧化石墨烯薄膜外表面共价键合或化学键合修饰的DNA适配体探针，氧化石墨烯薄膜本体的层间间隔构成传输离子的纳米通道，DNA适配体探针识别靶标改变薄膜外表面电荷密度，导致纳米通道内的离子电流信号发生显著变化，以实现生化分子特异性检测。本法发明提供的二维纳流体生化传感器具有高灵敏度和高特异性，样本用量少，成本低，对于提高其在实际样本分析中的应用性能具有重要意义，市场应用前景广。

Description

一种二维纳流体生化传感器及其在生化分子检测中的应用
技术领域
本发明属于纳米材料检测应用技术领域，具体涉及一种二维纳流体生化传感器及其在生化分子检测中的应用。
背景技术
纳流体生化传感器得益于无需标记、高通量、高灵敏的特点，在疾病筛查、环境监测、食物安全等领域具有广阔的发展潜力。不同于其它类型生物传感器，通过将探针分子修饰到传感界面，记录分析待测物分子结合前后传感器离子电流信号变化，纳米孔生物传感器已被广泛应用于离子、小分子、核酸、蛋白质和细胞等多尺度目标物的传感。然而，传统的纳流体生物传感器往往无法区分目标物传感界面和离子信号传输界面，这极大的限制了纳流体生化传感器在复杂样品检测中的灵敏度和特异性。因此，开发具有高灵敏度和高特异性的新型纳流体生化传感器对于提高其在实际样本分析中的应用性能具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供了一种二维纳流体生化传感器及其在生化分子检测中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明的第一目的是提供一种二维纳流体生化传感器，包括参比电极和工作电极，还包括氧化石墨烯纳米限域隔膜，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜设置在所述工作电极和所述对电极之间，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜包括氧化石墨烯薄膜本体；以及位于氧化石墨烯薄膜外表面共价键合或化学键合修饰的DNA适配体探针，所述氧化石墨烯薄膜本体的层间间隔构成传输离子的纳米通道，所述的DNA适配体探针识别靶标改变所述纳米通道内的离子电流信号以实现生化分子检测；所述氧化石墨烯纳米限域隔膜的厚度为5-8μm，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜的层间通道尺寸为0.6-1.0nm。
进一步的，所述工作电极的制备方法包括以下具体步骤：
S1、提供氧化石墨烯薄膜本体；
S2、采用化学反应活化剂对氧化石墨烯薄膜本体外表面羧基基团进行活化接枝位点；
S3、再接着将DNA适配体探针与所述接枝位点进行化学键合酰胺化反应，即得含探针修饰的氧化石墨烯薄膜。
进一步的，所述氧化石墨烯薄膜的制备方法为将单层片状氧化石墨烯置于水中超声，抽滤烘干，制成长方形片层膜，得到氧化石墨烯薄膜。
进一步的，所述的化学反应活化剂为EDC/NHS，EDC为(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)，NHS为N-羟基琥珀酰亚胺。
进一步的，所述接枝位点的形成方法包括：将EDC/NHS滴加到氧化石墨烯薄膜外表面进行羧基端活化；再将5’端具有氨基的DNA适配体探针修饰到氧化石墨烯薄膜外表面。
本发明的第二目的是提供上述的二维纳流体生化传感器用于生化分子的定性、定量分析。
本发明的第三目的是提供一种生化分子检测装置，包括壳体、第一电解槽、样品槽和第二电解槽，所述样品槽设置在所述第一电解槽和所述第二电解槽之间，所述样品槽内设置有所述的氧化石墨烯纳米限域隔膜，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜的两端分别与所述第一电解槽和所述第二电解槽连通，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜的片层间孔道作为电解液中离子的传输通道，所述第一电解槽和所述第二电解槽内均设置有电极孔，两个所述电极孔内分别插设有参比电极和工作电极。
本发明的第四目的是提供一种采用上述的生化分子检测装置检测生化分子的方法，所述第一电解槽和所述第二电解槽内填充有KCl电解液，所述工作电极为Ag电极，所述参比电极为AgCl电极，将待检样本加入到所述样品槽内的氧化石墨烯纳米限域隔膜的外表面，将所述Ag电极和所述AgCl电极连接皮安表进行I-V电流响应信号采集。
进一步的，所述生化分子包括PSA蛋白、小分子肌氨酸。
进一步的，所述PSA蛋白对应的探针为
5’-(NH2)TTTTTAATTAAAGCTCGCCATCAAATAGCTTT-3’；所述小分子肌氨酸对应的探针为
5’-(NH2)CGGGACGACCACGCAAATACGAATAGTGTGAACGCGGGAGTCCCG-3’。
与现有技术比较，本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明提供了一种二维纳流体生化传感器及其在生化分子检测中的应用。该传感器包氧化石墨烯纳米限域隔膜，其设置在参比电极和工作电极之间，氧化石墨烯纳米限域隔膜包括氧化石墨烯薄膜本体；以及位于氧化石墨烯薄膜外表面共价键合或化学键合修饰的DNA适配体探针，氧化石墨烯薄膜本体的层间间隔构成传输离子的纳米通道，DNA适配体探针识别靶标改变薄膜外表面电荷密度，导致纳米通道内的离子电流信号发生显著变化，以实现生化分子特异性检测。本法发明提供的二维纳流体生化传感器具有高灵敏度和高特异性，样本用量少，成本低，对于提高其在实际样本分析中的应用性能具有重要意义，市场应用前景广。
(2)本发明提供的生化分子检测装置，采用含DNA适配体探针修饰的氧化石墨烯纳米限域隔膜外表面羧基和DNA探针结构中氨基进行化学键合反应，由于特异性蛋白或小分子肌氨酸标志物会与其DNA适配体探针结合改变薄膜外表面电荷密度，导致离子信号发生特异性响应，从而完成特异性PSA蛋白和小分子肌氨酸识别。
附图说明
图1a为本发明制备的氧化石墨烯纳米限域隔膜图片及电化学测试示意图；
图1b为本发明提供的一种生化分子检测装置的结构示意图；
图2为本发明提供的二维纳流体生化传感器检测修饰原理；
图3为氧化石墨烯薄膜扫描电镜图(上为截面图：片层厚度为5μm；下为外表面平面图)；
图4为氧化石墨烯薄膜探针修饰及结合靶标前后XRD测试(层间距分别为0.74nm和0.75nm)；
图5为氧化石墨烯薄膜XPS结构分析；
图6为氧化石墨烯薄膜红外光谱分析；
图7为氧化石墨烯薄膜DNA探针修饰示意图；
图8为检测PSA灵敏度示意图；
图9为检测PSA蛋白特异性示意图；
图10为检测小分子肌氨酸灵敏度示意图；
图11为检测小分子肌氨酸特异性示意图；
图12为检测真实血样PSA蛋白I-V曲线及部分数据标准曲线；
图13为对真实血样是否患病进行信号区分；
图14为检测真实血样PSA蛋白电流信号变化数据统计图；
图15为检测尿液样本PSA情况电流信号变化；
图16为真实血清样本周期稳定性电流信号分析。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例和附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明的二维纳流体生化传感器适用于测量被测试液体的特性，其根据被测试液体与氧化石墨烯纳米限域隔膜上修饰的DNA探针特异性结合，改变氧化石墨烯纳米限域隔膜的外表面电荷密度，进而导致氧化石墨烯纳米限域隔膜的纳米通道内的离子电流的变化，对工作电极和参比电极之间的相对电流进行测量，测量两个电极之间的电流差。
工作电极可以包括由铂、金、铂黑等制成的基体，参比电极可以包括由涂覆有氯化银膜的银制成的基体。
电解质可以是任何传统中性离子溶液(诸如，盐溶液(例如，钾盐、锂盐，诸如氯化钾、氯化锂等))或其任何组合。例如，电解质可以包括氯化钾盐，该氯化钾盐按照摩尔浓度具有大约1μM-1mM。
如图1a所示，制备的氧化石墨烯纳米限域隔膜示意图和离子传输通道示意图。氧化石墨烯纳米限域隔膜尺寸范围0.5×1cm。离子通道为K+流通限域通路，两侧电极进行电化学分析，通过氧化石墨烯纳米限域隔膜层间通道进行离子信号传输。
如图1b所示，本实施例的一种生化分子检测装置，包括壳体1、第一电解槽2、样品槽3和第二电解槽4，样品槽3设置在第一电解槽2和第二电解槽4之间，样品槽2内设置有氧化石墨烯纳米限域隔膜6，氧化石墨烯纳米限域隔膜6的两端分别与第一电解槽2和第二电解槽4连通，氧化石墨烯纳米限域隔膜6的层间间隔作为电解液中阳离子传输的纳米通道，第一电解槽2和第二电解槽4内均设置有电极孔5，两个电极孔5内分别插设有参比电极和工作电极。例如，在第一电解槽2和第二电解槽4填充电解液氯化钾溶液，参比电极为AgCl，工作电极为Ag，K+可以在氧化石墨烯纳米限域隔膜6的纳米通道内流通，当氧化石墨烯纳米限域隔膜6的外表面中间区域修饰有DNA探针，可以在样品滴加到样品槽3中，与氧化石墨烯纳米限域隔膜上修饰的DNA探针特异性结合，改变了氧化石墨烯纳米限域隔膜的纳米通道内的K+电流，可以利用皮安表直接进行I-V测试，电压设置为-1V至1V，测量氧化石墨烯纳米限域隔膜电压驱动下的离子电流信号。
当氧化石墨烯纳米限域隔膜6的外表面两端区域修饰有DNA探针，可以在第一电解槽2或者第二电解槽4内滴加样品，与氧化石墨烯纳米限域隔膜上修饰的DNA探针特异性结合，改变了氧化石墨烯纳米限域隔膜的纳米通道内的K+电流，可以利用皮安表直接进行I-V测试，电压设置为-1V至1V，测量氧化石墨烯纳米限域隔膜电压驱动下的离子电流信号。
如图2所示，为二维纳流体生化传感器信号检测机理图。以氧化石墨烯为例，在其外表面进行探针修饰，探针氨基通过EDC/NHS反应与氧化石墨烯外表面羧基进行共价键连接进行界面修饰。将含蛋白的buffer溶液或血样滴加至二维纳流体生化传感器的氧化石墨烯纳米限域隔膜外表面进行检测，在氧化石墨烯纳米限域隔膜两侧的Ag/AgCl电极连接皮安表进行I-V电流响应信号采集。
实施例1
本实施例提供二维纳流体生化传感器的构建。
(1)氧化石墨烯薄膜的制备，包括如下步骤：称取20mg先锋纳米氧化石墨烯单层薄片置于25mL玻璃瓶中，片径为0.5-5μm，厚度为0.8-1.2nm，在其玻璃瓶中加入20mL超纯水，于常温KQ-250DE超声机100％功率超声3h，配置为1mg/mL的氧化石墨烯分散液。使用真空抽滤机，50mL抽滤瓶和0.45μm水系滤膜进行抽滤，将滤膜上抽滤得到的氧化石墨烯片层结构连同滤膜置于60-80℃鼓风干燥箱中烘干8h，揭下滤膜得到氧化石墨烯薄膜。将上述氧化石墨烯薄膜裁剪为0.5×1cm长方形薄片，用作该氧化石墨烯薄膜传感器固定尺寸。在上述制备的0.5×1cm长方形氧化石墨烯薄膜基底进行聚二甲基硅氧烷PDMS固封，外表面上部中间位置进行2mm×1cm环氧树脂固封，得到仅外表面裸露的氧化石墨烯薄膜，即得到氧化石墨烯纳米限域隔膜的基本部件。
(2)含探针修饰的氧化石墨烯薄膜的制备，在上述氧化石墨烯薄膜裸露未固封区进行外表面探针修饰，在外表面区存在氧化石墨烯薄膜羧基结构，将1ng/mL，10μL的EDC/NHS和1μM，100μL的ssDNA探针混合液于25℃下滴加在外表面进行羧基活化和探针修饰，酰胺反应时间为20min。反应完成后用1μM KCl电解液冲洗三次，以除去未反应的ssDNA探针，即得氧化石墨烯纳米限域隔膜。
ssDNA适配体探针混合溶液与氧化石墨烯纳米限域隔膜外表面比例为100μL：0.25cm2。
如图3所示，制备的氧化石墨烯纳米限域隔膜SEM表征图，分析其截面通道分布和表面形貌，经SEM表征截面图得到该氧化石墨烯纳米限域隔膜厚度约为5μm左右，制备过程允许薄膜厚度范围为5-8μm合适范围，表面形貌为部分褶皱区域。
如图4所示，氧化石墨烯纳米限域隔膜XRD测试分析层间通道尺寸。氧化石墨烯纳米限域隔膜层间通道尺寸为0.74nm，修饰ssDNA探针和进行生化传感检测PSA蛋白时的层间通道尺寸为0.75nm。基本维持恒定，不会产生层间通道尺寸的大面积更改，保持该传感器界面稳定性。
如图5所示，氧化石墨烯纳米限域隔膜XPS-C1s分析。表明所制备的氧化石墨烯纳米限域隔膜具有O-C＝O，C-C和C-O-C键，可以进行界面修饰，满足界面探针修饰的化学键合作用。
如图6所示，氧化石墨烯纳米限域隔膜红外光谱测试分析数据。氧化石墨烯纳米限域隔膜具有相对应的图5所示官能团，表明氧化石墨烯纳米限域隔膜外表面含有-COOH官能团，可以进行生化传感器界面修饰，满足所需的酰胺反应条件。
如图7所示，ssDNA适配体探针通过EDC/NHS反应将氨基和氧化石墨烯薄膜外表面羧基进行化学键合，构筑氧化石墨烯纳米限域隔膜化学传感器部件，进行离子传输信号响应。
实施例2
采用如图1b所示的生化分子检测装置对生物样本中的前列腺抗原PSA的检测。
具体步骤如下：
分别将含有1μM前列腺抗原(PSA)蛋白的1×PBS Buffer溶液滴加100μL置于样品槽3(氧化石墨烯纳米限域隔膜区域)，于25℃环境下反应20min，反应完成用1μM KCl溶液冲洗三次，进行电化学I-V曲线测试。
蛋白处理方法：蛋白样品处理：将初始浓度蛋白分析样本在4℃下离心梯度稀释，使用1×PBS缓冲液(PH 7.4)将蛋白分析样本进行100nM至10fM梯度稀释,样本体积量均为100μL，存储于-20℃冰箱，短期重复使用需放置于4℃冰箱。
真实血样处理方法：在室温(25℃)下取1mL真实血样上清液至2mL的离心管，然后设置离心机4000转离心15分钟，离心后取上清液至2mL离心管中，放入-24℃冰箱封存，封存时间不超过1年。测试时滴加100μL血清至氧化石墨烯薄膜外表面探针修饰区域。蛋白溶液或小分子Buffer溶液(PBS缓冲液)与纳米孔道膜外表面的比例为100μL：0.25cm2。
尿样处理方法：选用人工尿液进行实验分析，人工尿液购买自上海生工，PH维持在4.5-5之间，于2-8℃进行保存，保存时间不超过六个月。实验进行前取人工尿液50-100μL进行蛋白稀释混合，保存于4℃冰箱中备用。
PSA探针为：
5’-(NH2)TTTTTAATTAAAGCTCGCCATCAAATAGCTTT-3’。
如图8所示，在Buffer体系(PBS缓冲液)中进行PSA蛋白检测离子电流响应曲线及灵敏度。当在氧化石墨烯纳米限域隔膜的外表面滴加含不同浓度PSA蛋白的Buffer溶液(PBS缓冲液)，随着PSA蛋白和ssDNA适配体特异性识别后，离子电流下降，并伴随着Buffer溶液(PBS缓冲液)中PSA蛋白含量的增加，离子电流响应信号增长，并根据所测试得到的电压为1V时对应的离子电流信号计算得到此时的离子电流信号变化比。信号变化比值计算方式为：
响应信号＝(PSA蛋白识别电流-ssDNA探针修饰初始电流)/ssDNA探针修饰初始电流。检测buffer体系(PBS缓冲液)中PSA蛋白最低检出限为2ng/mL，满足低浓度识别PSA蛋白要求。
如图9所示，二维纳流体生化传感器检测PSA蛋白特异性。检测PSA蛋白时分别选用酪蛋白，溶菌酶，葡萄糖氧化酶和血红蛋白进行离子电流响应信号分析，并统计此时电压为1V对应的离子电流信号值进行离子电流信号响应比值计算，计算方法为：
离子电流响应比值＝(蛋白孵育产生的离子电流信号-ssDNA探针修饰初始电流)/ssDNA探针修饰初始电流。发现该二维纳流体生化传感器具有良好的PSA蛋白检测特异性。
实施例3
采用如图1b所示的生化分子检测装置对生物样本中的小分子肌氨酸的检测。
检测方法基本同实施例2。不同之处为，肌氨酸探针为：5’-(NH2)CGGGACGACCACGCAAATACGAATAGTGTGAACGCGGGAGTCCCG-3’。
如图10所示，二维纳流体生化传感器检测小分子肌氨酸离子电流响应信号。发现滴加含小分子肌氨酸的buffer溶液(PBS缓冲液)后，离子电流增大，并伴随肌氨酸浓度增大，离子电流响应信号增大，并统计此时电压为1V对应的离子电流信号值进行离子电流信号响应比值计算，计算方法为：响应信号＝(肌氨酸识别电流-ssDNA探针修饰初始电流)/ssDNA探针修饰初始电流。检测buffer体系(PBS缓冲液)中肌氨酸最低检出限为100nm，满足低浓度识别小分子肌氨酸要求。
如图11所示，二维纳流体生化传感器检测小分子肌氨酸特异性分析。对真实样本中大多数存在的L-赖氨酸和D-赖氨酸buffer溶液(PBS缓冲液)滴加至氧化石墨烯纳米限域隔膜区域，进行离子电流响应信号检测，并统计电压为1V时的离子响应电流计算离子电流响应信号比，计算方法为：离子电流响应比值＝(赖氨酸其他干扰物孵育产生的离子电流信号-ssDNA探针修饰初始电流)/ssDNA探针修饰初始电流。证明二维纳流体生化传感器具有良好的肌氨酸特异性响应信号。
实施例5
采用如图1b所示的生化分子检测装置对真实生物样本(血液样本、尿液样本)中的PSA蛋白的检测。
如图12所示，二维纳流体生化传感器检测真实血样中的PSA蛋白离子信号响应曲线。真实患者血样检测分析中二维纳流体生化传感器具有PSA蛋白特异性响应，在适配体探针识别到PSA蛋白后，离子电流数值下降，对应计算电压为1V时的离子电流响应信号，对于PSA蛋白含量具有线性关系。计算公式为与图8Buffer体系(PBS缓冲液)计算公式相同。
如图13所示，二维纳流体生化传感器区分前列腺癌患者是否患病对应输出的离子电流响应信号。该生化传感器可根据PSA蛋白信号响应区分是否可能患病，进行前列腺癌早期筛查信号识别。正常血样对该生化传感器不造成信号影响，患病血样通过探针识别对该生化传感器具有离子电流响应信号。
如图14所示，二维纳流体生化传感器检测真实血样PSA蛋白样本统计。根据图12得到的PSA蛋白离子电流响应信号变化比，统计10例患者血样对应生化传感器的离子电流响应信号热图。每例真实样本统计平行数三例，离子电流响应信号变化比值基本趋势符合。
如图15所示，二维纳流体生化传感器检测人工尿液PSA蛋白响应分析。该生化传感器对滴加的含PSA蛋白尿液，具有一个良好的尿液环境检测识别信号能力，对复杂尿液环境也具有区分度，在不含有PSA蛋白的尿液中并未影响该生化传感器离子电流信号，统计电压为1V时对应的离子电流数值计算离子电流信号变化比值，计算公式延续上述方法。对含不同浓度PSA蛋白的人工尿液也具有对应的线性识别响应信号，可以实现复杂样本中低浓度PSA蛋白的识别。
如图16所示，对二维纳流体生化传感器长时间性能测试。该二维纳流体生化传感器可以实现长时间5天的离子电流信号响应，该离子电流响应信号变化比基本维持恒定，表明该二维纳流体生化传感器可以实现长时间稳定测试。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二维纳流体生化传感器，包括参比电极和工作电极，其特征在于，还包括氧化石墨烯纳米限域隔膜，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜设置在所述参比电极和所述工作电极之间，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜包括氧化石墨烯薄膜本体；以及位于氧化石墨烯薄膜外表面共价键合或化学键合修饰的DNA适配体探针，所述氧化石墨烯薄膜本体的层间间隔构成传输离子的纳米通道，所述的DNA适配体探针识别靶标改变所述纳米通道内的离子电流信号以实现生化分子检测；所述氧化石墨烯纳米限域隔膜的厚度为5-8μm，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜的层间通道尺寸为0.6-1.0nm。
2.如权利要求1所述的二维纳流体生化传感器，其特征在于，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜的制备方法包括以下具体步骤：
S1、提供氧化石墨烯薄膜本体；
S2、采用化学反应活化剂对氧化石墨烯薄膜本体外表面羧基基团进行活化接枝位点；
S3、再接着将DNA适配体探针与所述接枝位点进行化学键合酰胺化反应，即得含探针修饰的氧化石墨烯薄膜。
3.如权利要求2所述的二维纳流体生化传感器，其特征在于，所述氧化石墨烯薄膜的制备方法为将单层片状氧化石墨烯置于水中超声，抽滤烘干，制成长方形片层膜，得到氧化石墨烯薄膜。
4.如权利要求2所述的二维纳流体生化传感器，其特征在于，所述的化学反应活化剂为EDC/NHS，EDC为(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)，NHS为N-羟基琥珀酰亚胺。
5.如权利要求2所述的二维纳流体生化传感器，其特征在于，所述接枝位点的形成方法包括：将EDC/NHS滴加到氧化石墨烯薄膜外表面进行羧基端活化；再将5’端具有氨基的DNA适配体探针修饰到氧化石墨烯薄膜外表面。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的二维纳流体生化传感器用于生化分子的定性、定量分析。
7.一种生化分子检测装置，其特征在于，包括壳体(1)、第一电解槽(2)、样品槽(3)和第二电解槽(4)，所述样品槽(3)设置在所述第一电解槽(3)和所述第二电解槽(4)之间，所述样品槽(3)内设置有如权利要求1所述的氧化石墨烯纳米限域隔膜(6)，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜(6)的两端分别与所述第一电解槽(2)和所述第二电解槽(4)连通，所述氧化石墨烯纳米限域隔膜(6)的片层间孔道作为电解液中离子的传输通道，所述第一电解槽(2)和所述第二电解槽(4)内均设置有电极孔(5)，两个所述电极孔(5)内分别插设有参比电极和工作电极。
8.一种采用如权利要求7所述的生化分子检测装置检测生化分子的方法，其特征在于，所述第一电解槽(2)和所述第二电解槽(4)内填充有KCl电解液，所述工作电极为Ag电极，所述参比电极为AgCl电极，将待检样本加入到所述样品槽(3)内的氧化石墨烯纳米限域隔膜的外表面，将所述Ag电极和所述AgCl电极连接皮安表进行I-V电流响应信号采集。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述生化分子包括PSA蛋白、小分子肌氨酸。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述PSA蛋白对应的探针为5’-(NH2)TTTTTAATTAAAGCTCGCCATCAAATAGCTTT-3’；所述小分子肌氨酸对应的探针为5’-(NH2)CGGGACGACCACGCAAATACGAATAGTGTGAACGCGGGAGTCCCG-3’。
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US20120234679A1 (en) * 2009-09-18 2012-09-20 President And Fellows Of Harvard College Nanometric Material Having a Nanopore Enabling High-Sensitivity Molecular Detection and Analysis
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