10个月发证：一种检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器、制备方法及其应用（上海大学）

一、发明专利案件基本信息

技术领域：生物医药及纳米生物材料

专利号：CN202110804642.7

专利名称：一种检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器、制备方法及其应用

专利申请日：2021-07-16

专利授权日：2022-05-10

专利申请人：上海大学

发明人：孙丽宁，王卓，姜宏

专利代理机构：广州高炬知识产权代理有限公司

专利代理师：孙明科

二、发明专利申请文件信息

申请文件：18页，1.41万字，附图3

授权权利要求：8，其中独立权利要求：1

权项结构：

三、发明内容摘要：

本发明公开了一种检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器，其特征在于，其是以热共沉淀法合成的稀土上转换发光纳米粒子为基质，通过将该基质表面油酸配体环氧化，与带有氨基的供电子配体发生开环加成反应，将供电子配体键合到上转换发光纳米粒子的表面，在365 nm紫外光照射下，利用光生自由电子还原的方式，在上转换发光纳米粒子表面原位生长一层金属银单质，形成表面为金属单质银、内核为稀土上转换发光纳米粒子为基质的核壳结构的纳米生物传感器。本发明还公开了其制备方法及在体表以及细胞层面实现过氧化氢浓度的检测在应用。发明提供的纳米生物传感器在水中具有分散性良好、结构稳定、生物相容性好且传感信号强度较高等优点。

四、发明摘要附图：

本发明制备的利用上转换发光检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器的透射电镜照片

五、独立权利要求1：

1. 一种检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器，其特征在于，其是以热共沉淀法合成的稀土上转换发光纳米粒子为基质，通过将该基质表面油酸配体环氧化，与带有氨基的供电子配体发生开环加成反应，将供电子配体键合到上转换发光纳米粒子的表面，在365 nm紫外光照射下，利用光生自由电子还原的方式，在上转换发光纳米粒子表面原位生长一层金属银单质，形成表面为金属单质银、内核为稀土上转换发光纳米粒子为基质的核壳结构的纳米生物传感器。

六、发明人团队简介

本发明由上海大学理学院、上海大学纳米科学与技术研究中心研究团队研发。本发明现有经营成员30余人，核心发明人孙丽宁， 女， 博士， 教授研究员，德国洪堡学者，博士生导师。专利的其他研发人员主要为上海大学孙丽宁教授及其博士生和硕士生。

七、本发明主要的有益效果：

（1）本发明提供的利用上转换发光检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器，重点在于基于稀土上转换发光纳米粒子及组胺衍生物，利用光生自由电子还原的方式在上转换发光纳米粒子表面原位生长一层金属银单质，获得表面为金属单质银、内核为稀土上转换发光纳米粒子为基质的核壳结构的纳米生物传感器；该传感器在水中具有分散性良好、结构稳定、化学组成稳定、重复性好、成本低、检测步骤少且传感信号强度较高等优点。

（2）本发明提供的纳米生物传感器的制备方法，通过热共沉淀法发得到稀土上转换发光纳米粒子，利用光生自由电子还原的方法在上转换发光纳米粒子表面原位生长一层金属银单质。该制备方法克服了现有合成方法的不足，简化了制备过程、设备投入较少，反应条件温和且易于控制，制得的纳米粒子生物传感器均匀性好、化学组成稳定、重复性好，易于实现产业化生产。

（3）本发明提供的利用上转换发光检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器的应用，针对性地克服了现有生物传感器单一性应用的局限性，在充分利用上转换发光纳米颗粒荧光成像的同时，还可以利用其发光信号强度对氧化氢浓度进行检测，使其在具备了过氧化氢浓度实时监测功能，同时其还兼顾抗菌抑菌的功能，亲水性好，大大简化了制备和检测步骤，降低了综合成本，扩展了其在生物医药及诊疗一体化领域的应用，具有广泛的应用前景。

八、本案专利代理师经验分享：

近年来，生物传感器在不同领域中均被看作是可取代传统传感器的分析替代方法。生物传感器是一种分析装置，由两个基本部分构成：生物受体（抗体、DNA探针或细胞等），用于利用生物分子相互作用的特异性来特异性检测物质；以及转换器或传感器，能够将所述受体产生的生物识别反应诠释并“转换”为可量化的光信号或电信号。令这些装置成为具有极大吸引力的分析工具的最主要原因，在于其特异性、高敏感度、能缩短分析时间的反应能力、能够在整合系统中进行诱导的能力、自动化之便利，及实时操作能力、多功能性和低成本等。

现有技术中除了少数几项发明专利方案外，还有文献报道了一系列可用于过氧化氢检测的技术，包括电化学、比色法、荧光和化学发光。但是，利用上述现有工艺方法制备的纳米生物传感器，各主要组分差异较大，主要组分来源受限、成本高，制备方法、检测方法复杂、设备价格高昂，且不容易实现稳定量产；其制成品的化学稳定性较差，生物相容性较差，特别是传感信号强度较低，限制了其在生物领域的应用。

针对这一情况，本发明人团队研发了一种检测过氧化氢浓度的纳米生物传感器、制备方法，改进传感器的结构，以稀土上转换发光纳米粒子为基质，利用其上转换发光性能结合金属单质银，提高传感器的化学稳定性，以解决现有生物传感器组分来源受限、稳定性差，化学组成差异大以及传感信号强度低等问题，克服现有产品的技术缺陷，以实现利用上转换发光信号对过氧化氢浓度的检测、传感。

本专利涉及多个学科和技术领域，包括纳米材料、生物医药、制造工艺及检测技术等，对专利代理师的跨领域的专业能力、综合水平，对新材料、生物技术领域的经验要求较高。我公司派出专利代理师孙明科与研发团队对接，反复多次与研发团队深入交流，共同分析技术问题和发明要点，在深度检索和多次撰写修改的基础上，完成了本项发明专利的申请文件。本案专利代理师通过与研发团队成员密切沟通，认真听取发明人的构思和技术方案，并且进行了深入的技术挖掘，准确缩短技术问题和技术效果，从而得到了本发明呈现的较为完善的技术方案。

本案件由于涉及机器人及纳米材料、生物医药及检测技术，属于生物医药技术领域，专利代理师在提交、审查意见答复、缴费等多个环节均做了快速处理，最终使本发明按照正常审查流程，能够在10个月的时间颁发了发明证书，为发明人团队尽早实施该专利技术创造了良好的条件。

本专利是专利代理师与发明人团队密切合作完成的跨领域高质量专利申请案件，双方多次、反复讨论、修改了多稿才最终定稿，发明人科研团队及代理师对本发明均付出了辛苦的劳动。

本发明专利作为生物医药领域的高质量的发明专利，与申请人布局的其他发明专利相互配合，对纳米材料、制备方法、医学检测等进行了合理分层、递进式的保护，采用快速的申请和审查答复，大幅缩短了审查时间。本发明专利快速获得授权后，有利于该申请人对该专利技术成果进行转化、实施，尽早投入使用，产生更好的社会和经济效益。