基于兩種復(fù)合納米粒子的電流型DNA傳感器.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器作為一種靈敏檢測(cè)生物大分子的廉價(jià)方法，受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。電化學(xué)DNA傳感器具有制作簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)、重現(xiàn)性好、靈敏度高、成本低、易于實(shí)現(xiàn)微型化等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。DNA在電極表面的固定化是制備電化學(xué)DNA傳感器的關(guān)鍵技術(shù)之一，不同的固定化方法對(duì)電極表面上的單鏈DNA(ssDNA)與其互補(bǔ)鏈DNA(cDNA)雜交反應(yīng)具有重要影響，因而對(duì)電化學(xué)DNA傳感器的性能具有決定性作用。近年來(lái)，人們將納米材料

2、，如炭納米材料、磁性納米材料等廣泛應(yīng)用于生物傳感器的制備，納米材料已經(jīng)成為當(dāng)今生物傳感器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。本文首先在玻碳電極(GCE)或金盤電極(Au)表面固定納米金復(fù)合材料，通過(guò)Au-NH2鍵作用將DNA固定在GCE或Au表面，并利用普魯士藍(lán)(PB)或碳納米管陣列(CNTs)的優(yōu)良電子傳輸性能，制備了兩種電流型電化學(xué)DNA傳感器。具體工作主要包括如下三個(gè)方面：
　　 (1)基于金包覆普魯士藍(lán)的電流型DNA傳感器
　　

3、 首先將硫堇(Th)電聚合在玻碳電極(GCE)表面制得PTh/GCE電極，然后通過(guò)Au-NH2鍵作用將金包覆磁性普魯士藍(lán)(Au@MPB)固定到PTh/GCE電極表面，再利用Au-NH2鍵作用將單鏈DNA(ssDNA)固定到GCE表面，便得到電流型DNA傳感器(ssDNA/Au@MPB/PTh/GCE)。應(yīng)用電化學(xué)阻抗譜、循環(huán)伏安法和微分脈沖伏安法對(duì)ssDNA的固定化過(guò)程和雜交反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行表征，考察了固定ssDNA的時(shí)間、DH值、電位、雜

4、交反應(yīng)時(shí)間、雜交反應(yīng)溫度對(duì)傳感器性能的影響。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，用微分脈沖伏安法測(cè)定DNA的工作曲線的斜率達(dá)到-10.52 A.mL/μg，線性范圍為5×10-7～1×105μg/mL，檢測(cè)下限為3.07×108μg/mL，檢出限為1.04×10-8μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)r=0.9936。10支相同傳感器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在5％以內(nèi)，并且傳感器在儲(chǔ)存11天后的工作曲線斜率下降了12.6％，重復(fù)使用三次之后的工作曲線斜率下降了9.85％。<

5、br>　　 (2)基于碳納米管陣列的電流型DNA傳感器
　　 首先在金電極(Au)上制備對(duì)氨基苯硫酚與苯硫酚混合自組膜(4-ATP/TP MSAMs)，再利用重氮化反應(yīng)將碳納米管(CNTs)固定到MSAMs表面，從而在金電極表面上制得CNTs陣列。然后在CNTs陣列修飾的電極表面上依次固定4-ATP、Au@MPB和ssDNA，制得一種基于CNTs陣列的電化學(xué)DNA傳感器(Au/MSAMs/CNTs/4-ATP/Au@MPB/S

6、sDNA)。以Fe(CN)63-/Fe(CN)64-作為探針離子，應(yīng)用微分脈沖伏安法，電化學(xué)阻抗譜和循環(huán)伏安法對(duì)ssDNA的固定化過(guò)程及雜交反應(yīng)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，所制得的傳感器檢測(cè)cDNA的工作曲線斜率達(dá)到-7.34 A.mL/μg，線性范圍為5.0×10-8～1.0×10-5μg/mL，檢測(cè)下限可達(dá)1.31×10-8μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)r=0.9924。該傳感器具有很好的穩(wěn)定性，13天后傳感器的工作曲線斜率僅下降了20％。

7、r>　　 (3)基于納米金包覆碳納米管陣列的電化學(xué)DNA傳感器
　　 利用重氮化反應(yīng)將CNTs陣列固定到MSAMs表面后，通過(guò)電化學(xué)方法進(jìn)一步在CNTs/MSAMs/Au電極上制備nano-Au，獲得nano-Au/CNTs/MSAMs/Au修飾電極，利用Au-NH2鍵作用將單鏈ssDNA固定到GCE表面。應(yīng)用循環(huán)伏安法、交流阻抗法對(duì)傳感器的制備過(guò)程進(jìn)行了表征，以亞甲基藍(lán)(MB)作為探針離子，應(yīng)用微分脈沖伏安法對(duì)電化學(xué)DNA傳

8、感器進(jìn)行測(cè)試?？疾炝藀H值、雜交反應(yīng)時(shí)間、雜交反應(yīng)溫度對(duì)傳感器性能的影響。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，用微分脈沖伏安法測(cè)定DNA的工作曲線的斜率達(dá)到-9.66 A.mL/μg，線性范圍為1.0×10-13～1.0×10-6μg/mL，檢測(cè)下限為4.34×10-14μg/mL，檢出限為5.42×10-14μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)r=0.9918。8支相同傳感器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在5％以內(nèi)，傳感器的穩(wěn)定性和再生性良好，15天后傳感器的工作曲線斜率下降了