基于金納米粒電催化放大作用的DNA檢測.pdf

1、脫氧核糖核酸(DNA)的檢測在生命科學(xué)領(lǐng)域具有非常重要的意義。本課題將電化學(xué)和生命科學(xué)學(xué)科進(jìn)行交叉，提供了一種新的有效檢測較低濃度DNA的電化學(xué)方法。
　　本文首先研究了修飾有DNA的Au納米粒子的電催化活性及其活性增強(qiáng)的方法。制備了粒徑小且穩(wěn)定的Au納米粒，通過循環(huán)伏安曲線探討了修飾有DNA的Au納米粒在肼電氧化反應(yīng)中的電催化放大作用，NaBH4處理對Au納米粒電催化活性的影響。結(jié)果分析表明:粒徑3-4 nm的Au納米粒比表面積

2、大，不易發(fā)生團(tuán)聚，具有較好的電催化活性。Au納米粒子本身能催化肼的電氧化反應(yīng)，放大電化學(xué)信號。但當(dāng)Au納米粒子被修飾上DNA后，其表面形成的DNA分子層會造成肼電氧化反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移動力減小，使Au納米粒電催化活性降低。NaBH4處理可明顯增強(qiáng)修飾有DNA層的Au納米粒的電催化活性，在小的外加電壓下為反應(yīng)提供充分的電流支持，彌補(bǔ)DNA修飾對Au納米粒子電催化活性的抑制。
　　然后，本文以單個Au納米粒子為信號標(biāo)簽，將納米粒子的電催化

3、活性及NaBH4化學(xué)處理的活性增強(qiáng)方法用于電化學(xué)DNA生物傳感器的研究。用夾心式方法組裝DNA生物電極，確定NaBH4處理生物電極的最佳時間。之后分別通過循環(huán)伏安法、線性伏安法、計時電流法探討Au納米粒子對DNA檢測的電催化放大作用，NaBH4處理對Au納米粒催化活性的影響。最后得到目標(biāo)DNA的最低檢測限。結(jié)果分析表明:NaBH4處理15 min是使Au納米粒的電催化活性達(dá)到最大的最佳時間。循環(huán)伏安測定顯示含不同濃度目標(biāo)DNA的生物電極

4、隨著DNA濃度的增加，電流逐漸增大，且經(jīng)NaBH4處理后的電流比處理前增大了1.103×10-8-1.889×10-8 A（實(shí)驗(yàn)所用超微電極半徑均為5μm）。在DNA傳感器的檢測中，經(jīng)NaBH4處理的Au納米粒可快速增加超微電極表面的電子轉(zhuǎn)移動力，促進(jìn)肼電氧化反應(yīng)的進(jìn)行，放大電化學(xué)信號。線性伏安測定顯示當(dāng)目標(biāo)DNA濃度為1 pM時，電流為3.254×10-11 A，明顯高于無目標(biāo)DNA時的1.113×10-11 A，從1pM到100nM

5、的目標(biāo)DNA均可被準(zhǔn)確檢測到。計時電流測定顯示當(dāng)目標(biāo)DNA濃度低至1 pM時，會出現(xiàn)類電流階梯的瞬時電流，進(jìn)一步驗(yàn)證了肼電氧化反應(yīng)中Au納米粒的電催化活性機(jī)制:當(dāng)納米粒瞬時吸附至電極表面時，會催化肼的氧化反應(yīng)，此時電流升高;但當(dāng)納米粒離開電極接觸面或者因?yàn)殡s質(zhì)、DNA鏈的阻礙長時間停留在電極表面時，瞬時電流就會衰減回到原位。目標(biāo)DNA的最低檢測限為1 pM。最后，通過對完全互補(bǔ)配對的DNA與完全不互補(bǔ)配對的DNA的檢測，證明該生物傳感器