納米銀在DNA修飾傳感界面的現(xiàn)場(chǎng)生成及電化學(xué)分析應(yīng)用.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器因具有操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在食品安全、環(huán)境檢測(cè)、法醫(yī)鑒定、轉(zhuǎn)基因測(cè)定、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域日益得到了科研工作者的重視。近年來新興的納米材料具有納米尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、介電限域效應(yīng)等獨(dú)特結(jié)構(gòu)性能，使其在生物傳感器分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?；贒NA傳感界面組裝金屬納米材料不僅能有效解決敏感材料的固定及再生問題，且能進(jìn)一步提高傳感器的電化學(xué)相應(yīng)性能。本論文基于納米銀(AgNPs)在

2、DNA修飾界面的現(xiàn)場(chǎng)生成及AgNPs的電化學(xué)行為構(gòu)建了三種新型的傳感器，具有制備簡(jiǎn)單，檢測(cè)性能高的優(yōu)點(diǎn)。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)基于AgNPs在發(fā)夾DNA表面的現(xiàn)場(chǎng)生成構(gòu)建了一種快速、靈敏的寡聚核苷酸電化學(xué)生物傳感器。首先，通過自組裝技術(shù)將末端帶有巰基的發(fā)夾型DNA固定在裸金電極表面，并用巰基己醇封閉裸露的金位點(diǎn)，得到DNA修飾電極。然后，利用DNA上的堿基和Ag+之間的親和作用富集Ag+，并在NaBH4的化學(xué)還原作用下得到

3、具有優(yōu)良電化學(xué)響應(yīng)的DNA-AgNPs傳感界面。當(dāng)傳感器與目標(biāo)鏈雜交形成穩(wěn)定的雙螺旋DNA，導(dǎo)致AgNPs從電極表面脫落，從而氧化峰電流減小。采用差分脈沖伏安法(DPV)對(duì)AgNPs的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)組裝及分析測(cè)試條件進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器用于目標(biāo)DNA的定量檢測(cè)，氧化峰電流值(Ipc)與目標(biāo)DNA濃度對(duì)數(shù)lgCS2在1.0×10-16 mol/L~1.0×10-11 mol/L濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為2.5×1

4、0?17 mol/L。選擇性實(shí)驗(yàn)表明，該傳感器對(duì)互補(bǔ)序列、單堿基錯(cuò)配序列、三堿基錯(cuò)配序列和完全錯(cuò)配序列具有良好的識(shí)別能力。
　　(2)根據(jù)銅離子對(duì)納米銀的催化刻蝕作用構(gòu)建了一種新型的高靈敏電化學(xué)銅離子傳感器。首先，在金電極表面固探針DNA(ssDNA)并以巰基己醇封閉電極，然后通過Ag+富集、化學(xué)還原得到AgNPs-DNA修飾電極。Cu2+的存在顯著催化S2O32-對(duì)AgNPs的刻蝕作用，從而降低電極表面AgNPs的電化學(xué)信號(hào)。采

5、用差分脈沖伏安法考察了傳感器對(duì)重金屬Cu2+的分析性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器對(duì)Cu2+具有很好的特異識(shí)別性，且在1.0×10-13 mol/L～1.0×10--9 mol/L的Cu2+濃度范圍內(nèi)，氧化峰電流值Ipc與Cu2+濃度對(duì)數(shù)(lgCCu2+)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限達(dá)到3.1×10-14 mol/L。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有很好的穩(wěn)定性和選擇性。
　　(3)通過鉛離子核酸適體(GR-5 DNAzyme)、DNAzyme底

6、物鏈(DS)、富A堿基輔助鏈(rC-DNA)、納米金(AuNPs)的層層組裝及銀納米簇(AgNCs)在DNAzyme底物鏈的現(xiàn)場(chǎng)生成得到了三維網(wǎng)狀界面，構(gòu)建了一種高靈敏度鉛離子電化學(xué)傳感器。首先將末端修飾有巰基的GR-5 DNAzyme鏈固定在金電極表面，同時(shí)與底物鏈雜交形成雙鏈DNA(dsDNA)。然后通過AuNPs與底物鏈末端的巰基作用得到AuNPs1/dsDNA/AuE修飾電極。接著，將rC-DNA組裝到AuNPs表面，并利用C-

7、Ag+-C現(xiàn)場(chǎng)還原生成電活性AgNCs。采用CV、EIS對(duì)組裝過程進(jìn)行了表征，利用DPV對(duì)AgNCs信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)組裝及分析測(cè)試條件進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng) Pb2+存在時(shí)，Pb2+誘導(dǎo)GR-5 DNAzyme催化裂解DNAzyme底物鏈，導(dǎo)致信號(hào)層從電極表面脫落，從而使得傳感器電化學(xué)響應(yīng)降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器對(duì)Pb2+具有很好的特異識(shí)別性，且在1.0×10-14 mol/L～1.0×10-9 mol/L的Pb2+濃度范圍內(nèi)，AgNCs的氧