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基于聚硫堇/普鲁士蓝—金纳米复合物/纳米金的电流型DNA传感器

张诗慧  
【摘要】:电化学DNA传感器具有特异性好、稳定性好、灵敏度高、制备过程简单、用途广泛等诸多优点,在基因工程、基因诊断、基因治疗、环境监测等领域具有广泛的应用前景。在DNA传感器研究领域中,硫堇(Th)和普鲁士蓝-金纳米复合物(PB-Au)是良好的电子媒介体,能够提高电极的导电能力,因而受到人们的广泛关注。纳米金(AuNPs)具有极大的比表面积、高反应活性和良好的生物相容性,容易与生物活性物质(如,DNA、蛋白质等)通过Au-NH2键结合,将生物大分子固定到电极表面。本文以玻碳电极(GCE)为基础电极,根据聚硫堇(PTh)的稳定性和导电性,PB-Au良好的传递电子性能,利用循环伏安(CV)和电沉积技术制备出基于PTh/PB-Au/AuNPs的电流型DNA传感器,并应用于DNA和重金属离子对DNA损伤的检测。论文工作主要包括以下三个方面: (1)硫堇在玻碳电极表面的电聚合 利用循环伏安法(CV)对硫堇电聚合膜(PTh)进行了研究,系统地考察了扫描电位范围、缓冲溶液种类、溶液酸度及硫堇溶液浓度对硫堇电聚合过程的影响。结果表明,在-0.45-1.1V电位范围内,GCE在硫堇ABS中循环扫描,得到聚硫堇修饰电极;当在-0.45-1.05V电位范围内,GCE在硫堇PBS中循环扫描,得到聚硫堇修饰电极,然而,当正电位小于1.0V时,都得到硫堇修饰电极;ABS的酸度为pH7.0,PBS的酸度为pH6.0和硫堇浓度为0.005mol/L时,GCE/P1h在pH5.5,0.1mol/L的ABS中的CV曲线上氧化还原峰电流最大,相应的电子传递电阻最小,导电能力最好。 (2)基于PTh/PB-Au/AuNPs的电流型DNA传感器 在GCE表面电聚合PTh膜,然后在GCE/PTh上分别循环扫描PB-Au和AuNPs,通过Au-NH2键结合DNA探针,得到基于PTh/PB-Au/AuNPs的电流型DNA传感器(GCE/PTh/PB-Au/AuNPs/ssDNA)。应用电化学阻抗技术(EIS)和循环伏安法对传感器的制备过程进行表征。用微分脉冲伏安法(DPV)测得DNA的工作曲线斜率为-13.442A-ml/μg,线性范围为1.0×10-14~1.0×10-6μg/mL,检测下限为1.0×10-14μg/mL,检出限为6.17x10-15μg/mL,线性相关系数为r=0.9936。表明所制备的传感器具有较高的灵敏度和稳定性。 (3)重金属离子对DNA损伤的研究 利用所制备的DNA传感器研究Pb2+、Cr2+、Cd2+和Hg2+四种重金属离子对DNA的损伤,对受损伤前后DNA修饰电极进行EIS和DPV表征。结果表明,利用所制备的传感器可以高灵敏度地检测Pb2+、Cr2+、Cd2+和Hg2+离子对DNA损伤程度,并考察了pH值、温度、重金属离子酸度等实验条件对DNA损伤的影响。在优化的实验条件下,DNA传感器对不同浓度的重金属离子进行检测。结果显示,检测线性范围均为1.0×10-13~1.0×10-71nol/L,检测下限低,灵敏度高,传感器一致性好,可用于其他基因损伤的研究。


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