基于石墨烯的多巴胺和DNA電化學(xué)傳感器.pdf

1、本論文根據(jù)石墨烯或氧化石墨烯特殊的高比表面、高催化和多活性位點等性能，制備了一系列基于氧化石墨烯或石墨烯修飾電極，并將修飾電極應(yīng)用于多巴胺（DA）和寡聚核苷酸序列的電化學(xué)檢測，構(gòu)建四種新型的電化學(xué)傳感器。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）采用共價固定法將氧化石墨烯固定于玻碳電極表面，制備了氧化石墨烯修飾電極（GO/GCE），采用原子力顯微鏡（AFM）對電極表面形貌進行了表征。以[Fe(CN)6]3-/4-為探針，采用循環(huán)伏安法（CV）

2、和交流阻抗法（EIS）考察了修飾電極的電化學(xué)性能。將該電極用于生物分子多巴胺（DA）和抗壞血酸（AA）的檢測，結(jié)果顯示，DA在GO/GCE上的電化學(xué)響應(yīng)比裸GCE明顯增強，而AA在GO/GCE上的電信號幾乎完全消失，表明GO/GCE能在AA存在的情況下對DA高選擇性測定。考察了DA在GO/GCE上催化速率常數(shù)、擴散系數(shù)和電子/質(zhì)子轉(zhuǎn)移數(shù)等電化學(xué)參數(shù)，并推測了DA和AA在修飾電極表面不同電化學(xué)響應(yīng)的機理。在最優(yōu)的條件下，將該傳感器用于DA

3、的定量分析，結(jié)果顯示峰電流與DA濃度在1.0×10-6mol/L~1.5×10-5mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，根據(jù)三倍信噪比計算得到的該電極對DA檢測限為2.7×10-7mol/L。
　　（2）通過Au-S鍵將L-半胱氨酸（L-cys）自組裝到金電極表面，然后將1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）活化后的GO鍵合到L-cys/Au表面，得到層層組裝的具有多活性位點的GO/

4、L-cys/Au修飾電極。進一步通過酰胺縮合反應(yīng)將氨基修飾DNA探針與GO上剩余活化羧基鍵合，構(gòu)建了一種新型的DNA傳感器。以亞甲基藍（MB）為雜交指示劑，采用CV和差分脈沖伏安法（DPV）考察了傳感器的電化學(xué)傳感性能，結(jié)果表明，傳感器能在1.0×10-15mol/L~1.0×10-9mol/L對目標序列進行定量檢測，檢測限為5.0×10-17mol/L。選擇性實驗表明傳感器對互補序列、單堿基錯配、三堿基錯配和非互補序列具有很好的識別能

5、力，顯示了很高的選擇性。
　?。?）采用“一鍋法”制備了一種無機-有機雜化材料，石墨烯-環(huán)糊精復(fù)合材料（GR-CD）。采用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）及紅外光譜（FT-IR）等手段對復(fù)合物進行了表征，結(jié)果顯示β-環(huán)糊精（CD）有效地吸附在石墨烯表面。將GR-CD分散液滴涂在玻碳電極表面得到穩(wěn)定的GR-CD修飾電極（GR-CD/GCE），然后以三聚氯氰（TCT）作為橋連分子用于氨基修飾DNA的固定，構(gòu)建一種新型的DNA雜交

6、傳感（4）利用自組裝和共價鍵合法在金電極表面依次固定上巰基乙酸（TGA）和氧化石墨烯（GO），然后進行現(xiàn)場還原得到石墨烯修飾電極（GR/TGA/Au），進一步通過π-π堆積作用，在石墨烯表面組裝上芳環(huán)功能分子芘丁酸（PBA）。以PBA作為氨基修飾DNA固定平臺，制備了一種新型的電化學(xué)DNA傳感器。以[Fe(CN)6]3-/4-為探針，采用CV法對傳感器的構(gòu)建過程進行了表征。以[Ru(NH3)6]3+為指示劑，采用計時電量法（CC）考察了

7、傳感器的分析性能，結(jié)果表明傳感器能在1.0×10-18mol/L~1.0×10-13mol/L范圍內(nèi)對目標序列進行定量檢測，檢測限為3.6×10-19mol/L。選擇性實驗表明傳感器對互補序列、單堿基錯配、三堿基錯配和非互補序列具有很好的識別能力。
　　器。以六氨合釕（[Ru(NH3)6]3+）為指示劑測得探針DNA在修飾電極表面的固載密度為6.5×1013鏈/cm2。采用交流阻抗法考察了該DNA傳感器的分析性能，結(jié)果表明電極的阻

8、抗值與互補序列濃度在1.0×10-16mol/L~1.0×10-12mol/L呈良好的線性關(guān)系，檢測限達到3.4×10-17mol/L。傳感器對于互補序列、堿基錯配序列和非互補序列具有很好的選擇性。
　?。?）利用自組裝和共價鍵合法在金電極表面依次固定上巰基乙酸（TGA）和氧化石墨烯（GO），然后進行現(xiàn)場還原得到石墨烯修飾電極（GR/TGA/Au），進一步通過π-π堆積作用，在石墨烯表面組裝上芳環(huán)功能分子芘丁酸（PBA）。以PBA

9、作為氨基修飾DNA固定平臺，制備了一種新型的電化學(xué)DNA傳感器。以[Fe(CN)6]3-/4-為探針，采用CV法對傳感器的構(gòu)建過程進行了表征。以[Ru(NH3)6]3+為指示劑，采用計時電量法（CC）考察了傳感器的分析性能，結(jié)果表明傳感器能在1.0×10-18mol/L~1.0×10-13mol/L范圍內(nèi)對目標序列進行定量檢測，檢測限為3.6×10-19mol/L。選擇性實驗表明傳感器對互補序列、單堿基錯配、三堿基錯配和非互補序列具有很