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基于碳纳米管(CNTs)的DNA电化学生物传感器兼具碳纳米管良好的导电性和DNA分子自识别等优异性能,能够明显提高生物检测、诊断、电化学检测的效率。DNA电化学生物传感器研制的关键技术之一是DNA探针的固定方法及固定量。本论文通过自组装技术制备多壁碳纳米管(MWNTs)和金纳米粒子(GNPs)固定DNA探针的DNA电化学生物传感器并对其电化学性能进行检测。
实验选取了三种不同的氧化剂对多壁碳纳米管进行羧基化,通过透射电镜表征,结果表明浓H2SO4/浓HNO3超声法制备的羧基化碳纳米管(MWNTs-COOH)形貌和长度范围分布最佳(50到200 nm)。MWNTs-COOH与SH(CH2)2NH2发生酰胺化反应制备成巯基化碳纳米管(MWNTs-SH)。最后,在金纳米粒子的连接下,通过Au-S键实现了将MWNTs-SH与金电极表面以及MWNTs-SH与DNA探针之间的层层自组装。实验以2,6-二磺酸基蒽醌(AQDS)做指示剂,用循环伏安法和差分脉冲伏安法研究了这种新型生物传感器的电化学行为。
上述方法制成的DNA电化学生物传感器对特定基因序列的检测结果表明:在含Na+浓度为0.3 mol/L的磷酸盐底液(pH7.4)中,指示剂AQDS浓度1.5mmol/L,通过差分脉冲伏安法可以实现单碱基错配(G-A错配)DNA的特异性检测。利用DNA电化学传感器检测标准DNA样品,在8.5×10-10~1.5×10-5 mol/L浓度范围内,检测信号与互补DNA浓度成线性关系,检测下限达到1.67×10-11mol/L,并有着良好的稳定性和特异性。与以往基于物理吸附固定MWNTs的DNA探针传感器,这种新型传感器能显著加快电化学指示剂与电极间的电子传递速率,从而提高其对检测互补DNA序列的响应速度和灵敏度。