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10個月發(fā)證：一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器、制備方法及其應用（上海大學）
一、發(fā)明專利案件基本信息
技術領域：生物醫(yī)藥及納米生物材料
專利號：CN202110804642.7
專利名稱：一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器、制備方法及其應用
專利申請日：2021-07-16
專利授權日：2022-05-10
專利申請人：上海大學
發(fā)明人：孫麗寧，王卓，姜宏
專利代理機構：廣州高炬知識產權代理有限公司
專利代理師：孫明科
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二、發(fā)明專利申請文件信息
申請文件：18頁，1.41萬字，附圖3
授權權利要求：8，其中獨立權利要求：1
權項結構：
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三、發(fā)明內容摘要：
本發(fā)明公開了一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器，其特征在于，其是以熱共沉淀法合成的稀土上轉換發(fā)光納米粒子為基質，通過將該基質表面油酸配體環(huán)氧化，與帶有氨基的供電子配體發(fā)生開環(huán)加成反應，將供電子配體鍵合到上轉換發(fā)光納米粒子的表面，在365 nm紫外光照射下，利用光生自由電子還原的方式，在上轉換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質，形成表面為金屬單質銀、內核為稀土上轉換發(fā)光納米粒子為基質的核殼結構的納米生物傳感器。本發(fā)明還公開了其制備方法及在體表以及細胞層面實現過氧化氫濃度的檢測在應用。發(fā)明提供的納米生物傳感器在水中具有分散性良好、結構穩(wěn)定、生物相容性好且傳感信號強度較高等優(yōu)點。
四、發(fā)明摘要附圖：
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本發(fā)明制備的利用上轉換發(fā)光檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器的透射電鏡照片
五、獨立權利要求1：
1. 一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器，其特征在于，其是以熱共沉淀法合成的稀土上轉換發(fā)光納米粒子為基質，通過將該基質表面油酸配體環(huán)氧化，與帶有氨基的供電子配體發(fā)生開環(huán)加成反應，將供電子配體鍵合到上轉換發(fā)光納米粒子的表面，在365 nm紫外光照射下，利用光生自由電子還原的方式，在上轉換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質，形成表面為金屬單質銀、內核為稀土上轉換發(fā)光納米粒子為基質的核殼結構的納米生物傳感器。
六、發(fā)明人團隊簡介
本發(fā)明由上海大學理學院、上海大學納米科學與技術研究中心研究團隊研發(fā)。本發(fā)明現有經營成員30余人，核心發(fā)明人孫麗寧， 女， 博士， 教授研究員，德國洪堡學者，博士生導師。專利的其他研發(fā)人員主要為上海大學孫麗寧教授及其博士生和碩士生。
七、本發(fā)明主要的有益效果：
（1）本發(fā)明提供的利用上轉換發(fā)光檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器，重點在于基于稀土上轉換發(fā)光納米粒子及組胺衍生物，利用光生自由電子還原的方式在上轉換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質，獲得表面為金屬單質銀、內核為稀土上轉換發(fā)光納米粒子為基質的核殼結構的納米生物傳感器；該傳感器在水中具有分散性良好、結構穩(wěn)定、化學組成穩(wěn)定、重復性好、成本低、檢測步驟少且傳感信號強度較高等優(yōu)點。
（2）本發(fā)明提供的納米生物傳感器的制備方法，通過熱共沉淀法發(fā)得到稀土上轉換發(fā)光納米粒子，利用光生自由電子還原的方法在上轉換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質。該制備方法克服了現有合成方法的不足，簡化了制備過程、設備投入較少，反應條件溫和且易于控制，制得的納米粒子生物傳感器均勻性好、化學組成穩(wěn)定、重復性好，易于實現產業(yè)化生產。
（3）本發(fā)明提供的利用上轉換發(fā)光檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器的應用，針對性地克服了現有生物傳感器單一性應用的局限性，在充分利用上轉換發(fā)光納米顆粒熒光成像的同時，還可以利用其發(fā)光信號強度對氧化氫濃度進行檢測，使其在具備了過氧化氫濃度實時監(jiān)測功能，同時其還兼顧抗菌抑菌的功能，親水性好，大大簡化了制備和檢測步驟，降低了綜合成本，擴展了其在生物醫(yī)藥及診療一體化領域的應用，具有廣泛的應用前景。
八、本案專利代理師經驗分享：
近年來，生物傳感器在不同領域中均被看作是可取代傳統(tǒng)傳感器的分析替代方法。生物傳感器是一種分析裝置，由兩個基本部分構成：生物受體（抗體、DNA探針或細胞等），用于利用生物分子相互作用的特異性來特異性檢測物質；以及轉換器或傳感器，能夠將所述受體產生的生物識別反應詮釋并“轉換”為可量化的光信號或電信號。令這些裝置成為具有極大吸引力的分析工具的最主要原因，在于其特異性、高敏感度、能縮短分析時間的反應能力、能夠在整合系統(tǒng)中進行誘導的能力、自動化之便利，及實時操作能力、多功能性和低成本等。
現有技術中除了少數幾項發(fā)明專利方案外，還有文獻報道了一系列可用于過氧化氫檢測的技術，包括電化學、比色法、熒光和化學發(fā)光。但是，利用上述現有工藝方法制備的納米生物傳感器，各主要組分差異較大，主要組分來源受限、成本高，制備方法、檢測方法復雜、設備價格高昂，且不容易實現穩(wěn)定量產；其制成品的化學穩(wěn)定性較差，生物相容性較差，特別是傳感信號強度較低，限制了其在生物領域的應用。
針對這一情況，本發(fā)明人團隊研發(fā)了一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器、制備方法，改進傳感器的結構，以稀土上轉換發(fā)光納米粒子為基質，利用其上轉換發(fā)光性能結合金屬單質銀，提高傳感器的化學穩(wěn)定性，以解決現有生物傳感器組分來源受限、穩(wěn)定性差，化學組成差異大以及傳感信號強度低等問題，克服現有產品的技術缺陷，以實現利用上轉換發(fā)光信號對過氧化氫濃度的檢測、傳感。
本專利涉及多個學科和技術領域，包括納米材料、生物醫(yī)藥、制造工藝及檢測技術等，對專利代理師的跨領域的專業(yè)能力、綜合水平，對新材料、生物技術領域的經驗要求較高。我公司派出專利代理師孫明科與研發(fā)團隊對接，反復多次與研發(fā)團隊深入交流，共同分析技術問題和發(fā)明要點，在深度檢索和多次撰寫修改的基礎上，完成了本項發(fā)明專利的申請文件。本案專利代理師通過與研發(fā)團隊成員密切溝通，認真聽取發(fā)明人的構思和技術方案，并且進行了深入的技術挖掘，準確縮短技術問題和技術效果，從而得到了本發(fā)明呈現的較為完善的技術方案。
本案件由于涉及機器人及納米材料、生物醫(yī)藥及檢測技術，屬于生物醫(yī)藥技術領域，專利代理師在提交、審查意見答復、繳費等多個環(huán)節(jié)均做了快速處理，最終使本發(fā)明按照正常審查流程，能夠在10個月的時間頒發(fā)了發(fā)明證書，為發(fā)明人團隊盡早實施該專利技術創(chuàng)造了良好的條件。
本專利是專利代理師與發(fā)明人團隊密切合作完成的跨領域高質量專利申請案件，雙方多次、反復討論、修改了多稿才最終定稿，發(fā)明人科研團隊及代理師對本發(fā)明均付出了辛苦的勞動。
本發(fā)明專利作為生物醫(yī)藥領域的高質量的發(fā)明專利，與申請人布局的其他發(fā)明專利相互配合，對納米材料、制備方法、醫(yī)學檢測等進行了合理分層、遞進式的保護，采用快速的申請和審查答復，大幅縮短了審查時間。本發(fā)明專利快速獲得授權后，有利于該申請人對該專利技術成果進行轉化、實施，盡早投入使用，產生更好的社會和經濟效益。
