基于DNA修飾界面原位生長-吸附金屬納米材料的電化學(xué)生物傳感器.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器是由化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、電子技術(shù)等多種學(xué)科相互滲透發(fā)展起來的高新技術(shù)，具有操作簡單、靈敏度高、可實時監(jiān)測等優(yōu)點，在食品安全、環(huán)境檢測、轉(zhuǎn)基因測定、法醫(yī)鑒定、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。納米材料具有獨特的尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、介電限域效應(yīng)等，為高性能電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)建提供了新的思路。本論文通過在DNA修飾界面現(xiàn)場組裝生成納米材料，構(gòu)建了三種新型的電化學(xué)傳感器，具體研究內(nèi)容如下：
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2、1)基于納米銅簇（CuNCs）在雙鏈DNA上的選擇性生長構(gòu)建了一種新型的高靈敏DNA電化學(xué)生物傳感器。首先在金電極表面固定上單鏈探針DNA，再用6-巰基己醇封閉裸露的金位點。當(dāng)修飾電極與目標(biāo)DNA雜交形成雙螺旋DNA后，CuBr以雙鏈DNA為支撐載體，在其大溝槽位點發(fā)生歧化反應(yīng)，特異性了生成了電活性CuNCs。采用透鏡掃描和熒光法對 CuNCs的生成進(jìn)行了表征。采用循環(huán)伏安法（CV）詳細(xì)研究了雙鏈DNA表面CuNCs的電化學(xué)行為。以Cu

3、NCs的電化學(xué)響應(yīng)為信號，采用差分脈沖伏安法（DPV）考察了電化學(xué)傳感器的分析性能。實驗結(jié)果表明，隨著雜交溶液目標(biāo) DNA濃度的升高，CuNCs的信號不斷增強(qiáng)，氧化峰電流（Ipa）與目標(biāo) DNA濃度對數(shù) lgCS2在1.0×10?20mol/L~1.0×10?14mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢出限達(dá)到1.01×10?21 mol/L。選擇性實驗表明該傳感器對互補(bǔ)序列、單堿基錯配序列、三堿基錯配序列和完全錯配序列具有良好的識別能力。

4、同時，該傳感器具有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和再生性。
　　(2)基于多胸腺嘧啶堿基（polyT）特定序列DNA對金鉛合金的選擇性吸附構(gòu)建了一種新型的電化學(xué)Pb2+傳感器。首先在金電極表面通過Au-S鍵固定上多胸腺嘧啶堿基DNA，并以巰基己醇封閉裸露的位點制備了傳感層。然后利用硫代硫酸鈉與Pb2+共存狀態(tài)下對納米金（AuNPs）具有特異性刻蝕及在AuNPs表面生成金鉛合金的特性，制備了Pb@AuNPs核殼納米材料。再利用電極傳感層pol

5、yT序列對Pb@AuNPs的特異性吸附作用，將納米材料組裝到電極表面，并進(jìn)行電化學(xué)測試。實驗結(jié)果表明，當(dāng)傳感界面吸附Pb@AuNPs后，由于Pb@AuNPs外層的硫代硫酸根顯電負(fù)性，[Fe(CN)6]3-/4-探針在電極表面的電化學(xué)阻抗顯著增加。對DNA序列、反應(yīng)溫度、納米金濃度等條件進(jìn)行了優(yōu)化。在最佳條件下，電化學(xué)阻抗值（Rct）與Pb2+濃度對數(shù)（lgCPb2+）在1.0×10-15 mol/L～1.0×10-10 mol/L的范圍

6、內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限達(dá)到3.22×10-16 mol/L。同時，由于該傳感器的構(gòu)建是基于polyT序列對Pb@AuNPs和Pb2+對AuNPs刻蝕的雙重特異性，因此該傳感器表現(xiàn)出很高的選擇性。
　　(3)基于納米銅簇在G-四聯(lián)體（G4）上的生長構(gòu)建了一種新型的電化學(xué) Pb2+傳感器。首先在金電極表面固定鉛離子核酸適體，再用巰基己醇封閉裸露的金位點。在Pb2+誘導(dǎo)修飾電極表面核酸適體構(gòu)型變化為穩(wěn)定的G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)后，CuBr

7、以G-四聯(lián)體為支撐載體，發(fā)生岐化反應(yīng)成納米銅簇吸附于 G-四聯(lián)體上，特異性地生成了電活性納米銅簇。采用熒光法對納米銅簇的生成進(jìn)行了表征。采用CV、交流阻抗法(EIS)對組裝過程進(jìn)行了表征。采用差分脈沖伏安法考察了電化學(xué)傳感器的分析性能。實驗結(jié)果表明，傳感器對Pb2+具有很好的特異識別性，且隨著Pb2+濃度的升高，納米銅簇的信號不斷增強(qiáng)，Ipa與Pb2+濃度對數(shù)lgCPb2+在1.0×10-14 mol/L～1.0×10-8 mol/L的