構(gòu)建金及酶微米圖形.pdf

1、第一章研究了一種SECM沉積金的新方法。它將基底(Si)的刻蝕與金屬物質(zhì)金的沉積相結(jié)合，使二者同時(shí)進(jìn)行，制作出了與基底結(jié)合牢固的Au的微米圖形。這一方法的原理是利用探頭上產(chǎn)生的H<'+>使其附近溶液pH值降低，從而引發(fā)基底上的化學(xué)反應(yīng)。在底部固定有Si基底的電解池中加入KAu(CN)2、KF、和NaNO<,2>的混合液，然后在SECM探頭上加正電位使NO<,2>氧化成NO<,3><'->，同時(shí)H<,2>O釋放出H<'+>。H<'+>累積

2、到一定程度是探頭附近溶液達(dá)到合適pH值時(shí)，引發(fā)以下反應(yīng)：Si被F氧化生成SiF<,6><'2->，基底Si被刻蝕；同時(shí)Au(CN)<,2>被還原成Au，Au就沉積在Sj基底的凹坑里。討論了各種因素，如溶液pH、KAu(CN)<,2>、KF、NaNO<,2>的濃度對(duì)Au沉積的影響。用此方法制作了金的微米陣列和微米線，并用SECM收集模式表征出金陣列和微米線的SECM圖像，其中每個(gè)金點(diǎn)的SECM圖像直徑為50 μm，實(shí)際直徑約8.3 μm。

3、金線的SECM圖像寬度為53 μm，實(shí)際寬度約8.9μm。 第二章利用SECM“微試劑模式”構(gòu)建辣根過氧化物酶(HRP)的微米圖形。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)報(bào)道的HBrO使酶失活的方法不能用于構(gòu)建有活性的酶圖形，所以研究出一種使酶失活速度慢的能夠用于構(gòu)建具有生物活性HRP微米圖案的方法，即利用SECM探頭上產(chǎn)生的OH。使固定在基底上的HRP局部位置失活，從而構(gòu)建失活的和保持生物活性的HRP微米圖案。利用生物素和鏈霉親和素間的特異性結(jié)合將

4、HRP固定在聚苯乙烯基底上，以玻璃管和環(huán)氧樹脂膠絕緣的7μm的碳纖維電極作SECM探頭，在pH=8.0的KCl和BQ溶液中保持探頭和基底距離2μm，恒定探頭電位-1.7 V(vs．Ag/AgCl)使．HRP局部位置失活。然后用SECM反饋模式表征出構(gòu)建的HRP圖形：在原來的溶液中加入2.00x10<'-3>mol/LH<,2>O<,2>，探頭上所加的電位為-0.2 V(vs．Ag/AgCl)，在該電位下，溶液中的BQ被還原成H<,2>Q

5、，H<,2>Q擴(kuò)散到有活性的HRP上方時(shí)，H<,2>Q在HRP的催化下與H<,2>O<,2>反應(yīng)又生成BQ，從而產(chǎn)生正反饋電流；探頭在失活的HRP上方時(shí)，擴(kuò)散到基底的H<,2>Q無法進(jìn)一步生成BQ，基底阻礙BQ向探頭的擴(kuò)散，探頭電流表現(xiàn)為負(fù)反饋。根據(jù)探頭從有活性的HRP上方移至失活的HRP上方時(shí)電流降低的原理，得到了直徑約15-20μm的失活HRP微米陣列、寬度為20μm左右失活的直線，是探頭直徑的2-3倍，證明了本文研究的探頭產(chǎn)物OH

6、<'->比目前文獻(xiàn)報(bào)道的HBrO使酶失活的速度慢，得到的失活圖形窄，能夠用于構(gòu)建具有生物活性的酶圖形。構(gòu)建且表征出有生物活性的直徑約20μm的HRP直線，實(shí)際寬度約4.6μm。本文還利用SECM的一種可以自動(dòng)構(gòu)建圖形的技術(shù)一“Surface PatternedConditioning”，構(gòu)建了失活的HRP文字圖形“H”。 第三章研究了一種新的構(gòu)建酶圖形的方法。首先，利用生物素和鏈霉親和素間的特異性結(jié)合將HRP固定在聚苯乙烯基底上

7、。在pH=8.0的KCI和BQ溶液中，以帶有圖形的“印章”電極作為工作電極，鉑絲為對(duì)電極，Ag/AgCl電極為參比電極。然后，把工作電極固定在鋪有HRP的基底上，給工作電極加-1.7 V電位，反應(yīng)產(chǎn)生的OH<'->使HRP失活，構(gòu)建失活HRP直線、文字圖形“十”和微米陣列。最后表征(“讀”)出了構(gòu)建圖形的SECM圖像，圖像中線的寬度約40μm，是探頭直徑(12gm)的約3倍，從而證明了此方法使酶失活速度慢，凹形電極能夠抑制反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散

8、，用這種方法作圖時(shí)用的儀器非常簡(jiǎn)單，操作起來也比較方便，可以用于工業(yè)化的批量生產(chǎn)。 第四章利用微通道將基底(Si)的刻蝕與金屬物質(zhì)(Au)的沉積相結(jié)合，制作了金的和通道形狀相同的微米圖形。本實(shí)驗(yàn)把帶有微通道的PDMS貼在處理好的硅片上，在微通道中通入pH為6的KAn(CN)<,2>和KF的混合溶液，溶液和硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，Si被F氧化生成SiF<,6><'2->，基底Si被刻蝕；同時(shí)Au(CN)<,2>。被還原成Au，Au就沉積在