基于核酸適體和碳納米管的電化學生物傳感器研究.pdf

1、核酸適體,其識別分子的模式與蛋白類抗體類似,但與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)識別元件抗體相比,核酸適體具有很多優(yōu)勢。其在分析化學、基因調(diào)控、蛋白質(zhì)組研究、疾病治療與新藥研發(fā)等方面具有廣闊的應用前景。另一方面,碳納米管以其獨特的物理化學性能和一維納米特性,在電化學生物傳感中廣泛應用;此外在純碳納米管中摻雜其他元素,可改變碳納米管的晶體結構和電子結構,產(chǎn)生優(yōu)于純碳納米管的物理化學性質(zhì),可望更好地應用于化學生物傳感領域?；谝陨锨闆r,本論文開展一系列研究工作

2、,具體如下:
　　 (1)開發(fā)了一種新型的信號放大放法-三級級聯(lián)信號放大。核酸適體功能化金納米粒子(Apt-AuNPs)為第一級信號放大;被放大的Apt-AuNPs之間存在的空間位阻為第二級信號放大；十二烷基硫酸鈉(SDS)穩(wěn)定的Apt-AuNPs和氧化還原探針[Fe(CN)6]3-/4-。之間的靜電排斥引起第三級信號放大。基于三級級聯(lián)信號放大技術制備了一種超靈敏的核酸適體傳感器。該傳感器用于檢測凝血酶,其檢測的濃度范圍為100

3、 fM到100 nM,線性檢測區(qū)間為0.05-35 nM,凝血酶的最低可檢測濃度為100 fM。該傳感器具有優(yōu)良的選擇性和重現(xiàn)性。
　　 (2)基于核酸適體結構的易變性和金納米粒子的信號放大功能,開發(fā)了一種高靈敏度的雙功能核酸適體傳感器。該傳感器能靈敏地平行檢測溶菌酶和腺苷,其最低檢測限分別是0.01μg mL-1和0.02 nM。由于兩種核酸適體分別在兩條不同的DNA鏈上,對核酸適體沒有特殊的要求,該傳感器的設計方案具有普適性

4、。
　　 (3)基于碳納米管(CNTs)和硫堇(Th)的協(xié)同效應,將辣根過氧化物酶(HRP)通過戊二醛(GA)交聯(lián)作用固定在硫堇(Th)/CNTS修飾電極上,構造了一種新型酶電極(HRP/GA-Th/CNTs/GC)。CNTS靜電吸附正電荷的Th,而Th不僅可以促進電極和酶的氧化還原活性中心之間的電子傳遞,而且能使CNTs氨基(-NH2)功能化有利于HRP的固定。基于HRP/GA-Th/CNTs/GC電極的過氧化氫傳感器具有較好

5、的傳感性能,如檢測限低(0.3μmol L-1),響應時間短(～5 s內(nèi))以及抗干擾能力強。
　　 (4)制備了新型納米材料-摻硼碳納米管(BCNTs),且構建了BCNTs/玻碳(GC)電極。用電化學方法研究了葡萄糖氧化酶(GOD)在BCNTs/GC電極上的直接電化學行為。發(fā)現(xiàn)BCNTs有效地促進了GOD與電極之間的直接電子轉移?；贐CNTs/GC電極的新型葡萄糖傳感器具有靈敏高(111.57μA mM-1cm-2),線性范圍

6、寬(0.05～0.3 mM),檢測下限低(0.01 mM,S/N=3),穩(wěn)定性好和抗干擾能力強等特點。
　　 (5)研究了多巴胺(DA)和抗壞血酸(AA)在摻硼碳納米管(BCNTs)修飾電極的電化學行為。與裸GC和CNTs/GC電極相比,BCNTs對DA和AA的氧化表現(xiàn)出更高的催化活性。此外,在BCNTs/GC電極上AA和DA的氧化峰能完全分離,從而實現(xiàn)了DA的選擇性檢測。該電極對DA的檢測具有檢測區(qū)間寬(2.0×10-8～7.

7、5×10-5M),檢測限較低(1.4 nM,S/N=3)等特性。同時,評估了BCNTs/GC電極對人血漿中DA的檢測能力。
　　 (6)分別研究了煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和L-半胱氨酸(L-CySH)在BCNTs修飾電極上的電化學行為。與裸GC電極和CNTs/GC電極相比,BCNTs/GC電極能促進NADH和L-CySH的電化學催化氧化,對NADH和L-CySH的檢測具有靈敏度高、檢測限低、穩(wěn)定性好和抗干擾能力強等優(yōu)點。