DNA共價功能化碳納米管的制備及其電化學性質研究.pdf

1、碳納米管自從1991年被Iijima發(fā)現后，就因其優(yōu)越的力學、電學等性能迅速成為物理、化學、材料及生物領域的研究熱點。近年來，隨著對納米材料研究的深入，越來越多的人將納米材料作為一種新型的生物傳感材料應用于化學修飾電極與生物傳感器領域。具有特殊結構的一維納米材料-碳納米管決定了它們具有優(yōu)良的電化學性質，在電化學和電分析化學，如電催化和電化學傳感器等研究開辟了廣闊的前景。
　　把碳納米管用作化學修飾電極或傳感器電極材料時，不僅具有納

2、米材料本身的特性，同時也具有碳納米管大的比表面積、表面活性高、表面帶有較多的功能基團以及良好的生物親和性等優(yōu)異性質，能固定大量的生物活性分子，提高其固定效率和修飾電極的響應信號、重現性、檢測限及靈敏度等性能，碳納米管的這些特性對于提高生物傳感器性能具有重大意義。碳納米管在生物化學以及生物電分析化學等方面的應用，必須使碳納米管對生物分子具有特異性的相互作用，特別是對生物分子的識別，這就必須對碳納米管進行生物分子功能化，使其具有良好的生物相

3、容性和識別功能。
　　本文在借鑒與總結前人對國內外利用生物分子酶、蛋白質、氨基酸、肽螺旋、抗原/抗體、脫氧核糖核酸（DNA）等功能化CNTs研究的基礎上，利用脫氧核糖核酸（DNA）末端的氨基與羧基化碳納米管上的羧基形成酰胺共價鍵，制備了DNA共價功能化的碳納米管，并采用紅外吸收光譜(FT-IR)、原子力顯微鏡(AFM)、場發(fā)射掃描電鏡(SEM)表征方法對羧基化的碳納米管、DNA功能化碳納米管的結構和性質進行了分析，并通過循環(huán)伏安法

4、(CV)、交流阻抗法(EIS)、微分脈沖伏安法(DPV)對DNA共價功能化的碳納米管電極的電化學性能以及核黃素與碳納米管表面固定化的DNA的相互作用進行了研究，結果表明：DNA通過酰胺共價鍵成功的固定連接到碳納米管表面，生物分子DNA仍然保持生物活性，能夠與其它生物分子發(fā)生相互作用，并利用制備的DNA功能化碳納米管（DNA/MWNTs）電極對核黃素（RF）進行檢測，在5.0×10-6～3.0×10-5 mol/L范圍內呈線性關系，核黃素

5、的檢出限為1.43×10-6 mol/L。
　　采用電化學方法對固定在DNA/MWNTs電極上的DNA與亞甲基藍(MB)的相互作用進行了研究,通過詳細考察MB在DNA/MWNTs電極上的電化學行為以及掃描速度、pH、離子強度、和MB的濃度對MB在DNA/MWNTs電極上電化學性能的影響，優(yōu)化了DNA與亞甲基藍相互作用的條件，實驗結果表明：在20～200 mV?s-1掃描速度范圍內，MB在DNA/MWNTs電極上的氧化還原過程由為吸