DNA在等離子體聚合物基石墨烯復合材料上的固定-雜交.pdf

1、石墨烯作為一種具有許多優(yōu)異性能的二維碳材料,在傳感器和生物芯片上得到了廣泛的研究和應用。對石墨烯進行化學改性,可使其表面帶有多種功能基團,進而可固定更多的生物分子,增強其生物相容性。本論文分別采用自組裝法和等離子體聚合法對石墨烯進行功能改性,制備出氨基功能化石墨烯及其復合材料。在對其各種性能充分研究的基礎(chǔ)上,對其作為DNA生物傳感器敏感膜材料的應用進行了詳細研究。
　　首先,采用自組裝法,使十八胺小分子在石墨烯表面進行組裝,制備出

2、氨基功能化石墨烯(G-NH2)。同時,采用等離子體聚合法分別制備出石墨烯/聚丙烯胺(G-PPAA)和石墨烯/聚丙炔胺(G-PpPG)復合材料,來實現(xiàn)聚合物對石墨烯的功能改性。分別采用傅里葉紅外光譜儀、X-射線光電子能譜和原子力顯微鏡對G-NH2和石墨烯/聚合物復合材料的化學結(jié)構(gòu)及表面形貌進行考察。研究發(fā)現(xiàn),采用自組裝法改性石墨烯,其表面形貌光滑,氨基基團含量較高;而等離子體聚合功能化石墨烯,其表面形貌平整,且低輸出能量下的復合物氨基基團

3、較高。采用電化學工作站對其電化學性能進行測試發(fā)現(xiàn),G-NH2的電性能并沒有太大變化,而聚合物改性的氨基功能化石墨烯的電性能隨著等離子輸入能量的增加而降低。
　　在G-NH2和石墨烯/聚合物復合材料性能系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,本文進一步探索了G-NH2和石墨烯/聚合物復合材料作為DNA傳感器敏感膜材料的應用。本文采用電化學工作站和石英晶體微天平(QCM)研究了單鏈DNA在G-NH2和石墨烯/聚合物復合材料上固定的電化學和動力學行為。同時,

4、采用QCM對單鏈DNA在G-NH2上固定/雜交過程進行動力學測試,分析出靶向DNA的最低檢測限約為0.8nM。
　　本文又研究了G-PPAA和G/PpPG復合材料作為生物敏感膜用于Hg2+的檢測。我們采用DNA鏈中胸腺嘧啶(T)與Hg2+特異性結(jié)合形成“T-Hg2+-T”結(jié)構(gòu)的機理來實現(xiàn)Hg2+的檢測。其中,G-PPAA作為敏感膜用于探針DNA的固定,并在Hg2+環(huán)境中與金納米改性的目標DNA雜交,采用石英晶體微天平和電化學差分脈