尿酸微生物传感器的研制及其动力学研究

以芽孢杆菌为尿酸氧化反应的酶源,采用氧电极为基础电极,制成尿酸微生物传感器。对细菌的诱导培养条件、电极的工作性能、电极再生以及微生物酶反应动力学行为进行了研究。在pH=8.5时,电极的线性范围为1.0×10^-5～4.0×10^-4 mol/L,检出下限为1.0×10^-6 mol/L,测得微生物膜中尿酸酶的表观米氏常数为2.8×10^-4 mol/l,酶反应活化能为47000J/mol,温度系数为1.8.     

铁氰化钴/树状高分子修饰电极免标记法检测基因突变

利用铁氰化钴/树状高分子(CoHCF/PAMAM)复合材料修饰玻碳电极(GCE), 制备了免标记检测基因突变的新型DNA电化学传感器. 传感器中树状高分子层明显增加了单链DNA探针的固定量, 铁氰化钴层增大了鸟嘌呤的氧化信号, 该传感器可以灵敏识别单碱基错配的基因序列, 具有良好的选择性和灵敏度. 在7.6×10^-11～3.05×10^-8 mol/L浓度范围内, 鸟嘌呤(G)的氧化峰电流差值与突变基因浓度呈良好的线性关系, 检出限为1.0×10^-11 mol/L(S/N=3).     

棒状Sb2S3-nafion纳米复合膜修饰玻碳电极的大肠杆菌DNA传感器

将棒状Sb2S3纳米粒子与Nafion聚合物在乙醇溶液中超声混合得到均匀的Sb2S3-Nafion纳米复合材料分散液。将该复合材料滴涂至玻碳电极(GCE)表面,得到稳定的Sb2S3-Nafion修饰电极。循环伏安和阻抗表征实验表明,由于Sb2S3的纳米尺寸效应及半导体效应,电极的电化学性能得到了极大的提高。采用PCl5为活化剂,将Nafion表面的磺酸基团酰氯化,再利用共价键合法将末端修饰氨基的大肠杆菌DNA特征序列固定到修饰电极表面,制备了一种新型的DNA电化学传感器。以亚甲基蓝(MB)为杂交指示剂,将制备的DNA电化学传感器应用于大肠杆菌基因目标序列检测,结果表明,该传感器对目标DNA具有较宽的动力学线性范围(1.0×10-12～1.0×10-7mol/L),检出限达到2.4×10-13mol/L。此外,选择性实验表明该传感器对互补序列、单碱基错配序列、三碱基错配序列和完全错配序列具有良好的识别能力。     

2-(2-羟基-3-甲氧基苯基)-C60的合成及在花椰菜花叶病毒启动子DNA传感检测中的应用

通过1,3-偶极[3＋2]环加成反应, 合成了2-(2-羟基-3-甲氧基苯基)-C₆₀吡咯烷衍生物(HMP-C₆₀); 采用红外光谱、 紫外吸收光谱、 元素分析和液相色谱-质谱联用技术对产物的化学结构进行了表征. 基于该衍生物具有功能性的含氮和含氧基团, 通过滴涂法将其修饰在玻碳电极表面上, 并以Zr⁴⁺为桥联试剂将探针DNA通过 5′-PO₄^{3 -}组装到HMP-C₆₀修饰电极表面, 构建了基于HMP-C₆₀修饰电极的电化学DNA传感器. 以[Fe(CN)₆]^3-/4-为电活性探针, 对不同修饰电极进行了电化学表征, 并采用电化学交流阻抗法考察了该传感器对花椰菜花叶病毒(CaMV35S)启动子特征片段的分析性能. 实验结果表明, 在1.0×10^-13 ~ 1.0×10^-9 mol/L浓度范围内, 该电化学传感器电子转移阻抗变化值(ΔR_et)与目标序列浓度对数(lgc_S2)呈现良好的线性关系, 检出限为4.0×10^-14 mol/L (S/N=3). 该传感器能有效识别完全互补序列、 碱基错配序列和非互补序列, 表现出良好的选择性.     

基于纳米金膜和稳定Y型结构的DNA电化学传感器

利用纳米金膜(GNF)和稳定的Y 型DNA 成功构建了一种具有良好选择性和较低检测限的DNA 传感器. 首先将金电极快速氧化后还原制成GNF, 利用Au-S 键将捕获探针DNA (c-DNA)有效地固定到GNF 电极表面, 在目标物存在的情况下, 将其与标记有亚甲蓝(MB)的指示探针(r-DNA)杂交形成Y 型结构. 利用GNF 独特的纳米性质和形成的Y型DNA 结构特点, 使MB 接近GNF, 从而提高了电子传递速率, 以差分脉冲伏安法(DPV)实现DNA 特定序列的检测,检测线性范围为1.0×10^-12～1.0×10^-9 mol/L, 检测下限为2.4×10^-13 mol/L. 与传统的传感器相比, 本方法提高了选择性, 减小了背景电流. 此外, 该传感器表现出良好的重现性和稳定性.     

水杨醛缩邻苯二胺双席夫碱敏感膜Cu(Ⅱ)离子选择性电极及SCN-的测定

用水杨醛和邻苯二胺合成了水杨醛缩邻苯二胺双席夫碱（SPS）,将其作为中性载体与碳粉混合,以液体石蜡为粘合剂,制备出能斯特响应铜(Ⅱ)离子选择性电极,应用于SCN^-的测定。 SCN-浓度在1.0×10^-6~1.0×10^-2 mol/L之间时该电极对其具有能斯特响应,检测下限为4.0×10^-7 mol/L。 在pH值为3.5~4.6的SCN^-溶液中,电极的响应时间均小于30 s。电极的稳定性好,灵敏度高,使用寿命长,已用于废水中SCN^-的分析。     

基于DNA聚合酶I的新型电化学传感器及其胰腺癌K-ras基因点突变检测

本文构建DNA聚合酶I的新型DNA电化学传感器,将捕获探针通过Au-S键固定于Au基底表面,与互补靶序列杂交至点突变前一个碱基,通过DNA聚合酶Ⅰ将dUTP-biotin连接在目标DNA的检测位点,再与avidin-HRP反应,而后测定在TMB溶液中的电化学特性. 结果表明,DNA电化学传感电极的检测电流值与K-ras突变型基因浓度（1.0×10^-15 ~ 1.0×10^-10 mol·L^-1）对数呈良好的线性关系,且灵敏度高,特异性较佳.     

基于聚乙烯醇离子液体负载HRP修饰石墨烯/纳米金复合膜的过氧化氢生物传感器

以石墨烯/纳米金修饰玻碳电极为基底, 用聚乙烯醇与离子液体复合物将辣根过氧化物酶固定于电极表面, 制备了过氧化氢生物传感器. 结果表明, 在0.1 mol/L HAc-NaAc+0.1mol/L KCl(pH=6.5)中, H₂O₂的氧化峰电流与其浓度在9.55×10^-6~6.01×10^-3 mol/L间呈良好线性关系, 检出限(3S/N)为3.3×10^-7 mol/L. 用标准加入法做回收实验, 回收率在93.4%~100.5%之间. 该传感器对H₂O₂具有较高的灵敏度和较低的检测限, 稳定性和重现性良好, 使用寿命较长, 且制作成本低, 可多次重复使用.     

功能化纳米金放大的DNA电化学传感器研究

研究了DNA夹心杂交和直接杂交体系,将功能化纳米金引入到标记有生物素的杂交双链上,制成具有电化学活性和纳米金放大作用的DNA电化学传感器,采用循环伏安法测试.在夹心杂交体系中,靶点DNA浓度与阳极峰电流关系曲线的相对标准偏差为3.0%～13.0%,在浓度为6.9×10^-3～0.14nmol/L范围内得到良好的线性关系,检测限达到2.0×10^-3nmol/L,实现了对单碱基突变的高灵敏检测和序列识别.直接杂交检测限为2.5×10^-4mol/L,分别在2.5×10^-4～5.0×10^-3nmol/L和5.0×10^-3～10nmol/L范围内得到峰电量与浓度的良好线性关系.并比较这两种体系.     

生物素标识酶在生物传感器中的应用研究

利用生物素与亲合素之间的特异性结合,在恒电位下,首先将亲合素吸附在电极上,然后使标识在生物素上的葡萄糖氧化酶固定于电极表面,制成具有高活性的多层固定化酶的葡萄糖传感器。电极线性范围:1.0×10^-5～1.0×10^-2mol/L,检测限:6.0×10^-6mol/L,响应时间:6s.本传感器具有线性范围宽、灵敏度高、响应速度快、可反复活化使用等优点。     

Synergistic effects of nano-ZnO/multi-walled carbon nanotubes/chitosan nanocomposite membrane for the sensitive detection of sequence-specific of PAT gene and PCR amplification of NOS gene

The remarkable synergistic effects of the zinc oxide (ZnO) nanoparticles and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were developed for the ssDNA probe immobilization and fabrication of the electrochemical DNA biosensor. The ZnO/MWNTs/chitosan nanocomposite membrane-modified glassy carbon electrode (ZnO/MWNTs/CHIT/GCE) was fabricated and the ssDNA probes were immobilized on the modified electrode surface. The preparation method is quite simple and inexpensive. The hybridization events were monitored by differential pulse voltammetry (DPV) using methylene blue (MB) as an indicator. As compared with previous MWNTs-based DNA biosensors, this composite matrix combined the attractive biocompatibility of ZnO nanoparticles with the excellent electron-transfer ability of MWNTs and fine membrane-forming ability of CHIT increased the DNA attachment quantity and complementary DNA detection sensitivity. The approach described here can effectively discriminate complementary DNA sequence, noncomplementary sequence, single-base mismatched sequence and double-base mismatched sequence related to phosphinothricin acetyltransferase (PAT) gene in transgenic corn. Under optimal conditions, the dynamic detection range of the sensor to PAT gene complementary target sequence was from 1.0 × 10⁻¹¹ to 1.0 × 10⁻⁶ mol/L with the detection limit of 2.8 × 10⁻¹² mol/L. The polymerase chain reaction (PCR) amplification of nopaline synthase (NOS) gene from the real sample of one kind of transgenic soybeans was also satisfactorily detected with this electrochemical DNA biosensor, suggesting that the ZnO/MWNTs/CHIT nanocomposite hold great promises for sensitive electrochemical biosensor applications.     

基于功能化石墨烯-聚乙烯醇复合膜固定乙酰胆碱酯酶的甲拌磷传感器

将功能化离子液体修饰石墨烯(IL-GR)分散在聚乙烯醇(PVA)中,制得IL-GR-PVA分散液,与乙酰胆碱酯酶(ACh E)溶液混匀后滴涂在电极表面,利用PVA良好的成膜特性,制得新型有机磷检测酶电极ACh E/IL-GR-PVA/GCE,并用于有机磷农药的检测。采用透射电镜(TEM)表征了IL-GR的形貌,采用循环伏安法(CV)和差示脉冲伏安法(DPV)研究了酶电极的电化学性质。结果表明,IL-GR-PVA复合膜具有良好的导电性和生物相容性,能很好地保持ACh E的生物活性,并显著促进了其电化学过程。在优化实验条件下,抑制率(I%)与甲拌磷浓度的负对数在1.0×10-14~1.0×10-9mol/L和1.0×10-9~1.0×10-6mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为8.0×10-15mol/L。该传感器制备简单,稳定性好,灵敏度高,为有机磷农药的测定提供了新方法。     

Application of diazo-thiourea and gold nano-particles in the design of a highly sensitive and selective DNA biosensor

An effective procedure for constructing a DNA biosensor is developed based on covalent immobilization of NH_2 labeled,single strand DNA(NH_2-ssDNA) onto a self-assembled diazo-thiourea and gold nanoparticles modified Au electrode(diazo-thiourea/GNM/Au).Gold nano-particles expand the electrode surface area and increase the amount of immobilized thiourea and single stranded DNA(ssDNA) onto the electrode surface.Diazo-thiourea film provides a surface with high conductibility for electron transfer and a bed for the covalent coupling of NH_2-ssDNA onto the electrode surface.The immobilization and hybridization of the probe DNA on the modified electrode is studied by differential pulse voltammetry(DPV) using methylene blue(MB) as a well-known electrochemical hybridization indicator.The linear range for the determination of complementary target ssDNA is from 9.5(±0.1) × 10~(-13) mol/L to1.2(±0.2) x 10~(-9) mol/L with a detection limit of 1.2(±0.1) 10~(-13) mol/L.     

钯/聚苯胺纳米多层膜的制备及对抗坏血酸和多巴胺的催化氧化

采用脉冲电位法(PPSM)结合聚苯胺(PANI)的层层自组装制备了Pd/PANI交替沉积纳米多层膜, 并用于抗坏血酸(AA)和多巴胺(DA)的检测. 实验发现, 多层膜结构形貌及催化性能受前躯体K₂PdCl₆浓度、 脉冲条件及膜厚度等影响. 当K₂PdCl₆浓度为2×10^-3 mol/L, 阴极脉冲电位为-0.3 V, 阶跃次数为17时, 5层Pd/PANI修饰玻碳电极对AA和DA的催化性能最佳; 在0.1 mol/L磷酸盐缓冲液中, AA和DA的氧化峰明显分离[ΔE_p(AA, DA)=160 mV], 其峰电流与浓度分别在5×10^-5～4×10^-4和4×10^-5～1×10^-4 mol/L范围内呈较好线性关系, 实现了对AA和DA的同时测定. 该修饰电极具有良好的抗干扰性和稳定性.     

基于DNA四面体纳米结构探针的电化学生物传感器检测DNA甲基化

该文以DNA四面体纳米结构探针(TSP)为捕获探针,将辣根过氧化物酶标记的IgG抗体结合在纳米金颗粒表面(AuNPs-IgG-HRP)作为信号分子,构建了一种新型DNA甲基化电化学传感器。利用一步热变性法组装成TSP后,通过Au—S键固定在修饰纳米金颗粒的金电极表面,经过靶标DNA杂交、5-甲基胞嘧啶(5-mc)抗体及AuNPs-IgG-HRP结合后,用差分脉冲伏安法(DPV)进行检测。采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对修饰电极的构建过程进行电化学表征。探究了杂交时间、5-mc抗体浓度、IgG-HRP加入体积、氢醌(HQ)和过氧化氢(H2O2)浓度对传感器的影响。在最佳条件下,该传感器对甲基化DNA的线性响应范围为1.0×10-15~1.0×10-10 mol/L,检出限(S/N=3)为4.4×10-16 mol/L。该传感器具有良好的选择性和稳定性,为DNA甲基化检测提供了新方法。     

量子点双标记的Fe3O4@Au磁性纳米DNA电致发光型传感器

合成了Fe3O4@Au磁性纳米粒子,并根据单链寡聚核苷酸(ss-DNA)杂交原理,利用量子点电化学发光,构建了DNA电化学传感器.在磁控玻碳电极(MCGCE)表面,将5′-SH-ssDNA捕获探针自组装在Fe3O4@Au磁性纳米粒子上,然后与目标DNA互补的一端杂交形成dsDNA,再与双标记了量子点的5′-NH2-ssDNA-NH2-3′信号探针杂交形成三明治杂交的DNA.应用循环伏安法对DNA的固定与杂交进行了表征.目标DNA浓度在1.0×10-13～1.0×10-11 mol/L范围与其响应的ECL信号呈线性关系,检出限为1.8×10-14mol/L.由于采用量子点双标记法,检测的灵敏度显著提高.     

MoS_2中空纳米球的制备及在超灵敏microRNA电化学生物传感器中的应用

采用模板法制备了二硫化钼中空球纳米材料,利用扫描电子电子显微镜、X射线衍射仪和Raman光谱仪对材料的形貌和结构进行表征.将适配体固定在金纳米粒子和二硫化钼共同修饰的电极上构建了一种新型的微小核糖核酸(microRNA)电化学生物传感器,采用循环伏安、微分脉冲伏安和电化学阻抗等技术对构筑的传感器进行表征.结果表明,microRNA浓度在1.0×10~(-10)~1.0×10~(-16)mol/L范围内峰电流(I)与microRNA浓度的负对数(-lgc)呈良好的线性,目标miRNA的检出限为0.55×10~(-16)mol/L.构建出的传感器具备选择性好、灵敏度高、稳定性强等特性,具有广阔的应用前景.     

Electrochemical deoxyribonucleic acid biosensor based on the self-assembly film with nanogold decorated on ionic liquid modified carbon paste electrode

An electrochemical DNA biosensor was fabricated by self-assembling probe single-stranded DNA (ssDNA) with a nanogold decorated on ionic liquid modified carbon paste electrode (IL-CPE). IL-CPE was fabricated using 1-butylpyridinium hexafluorophosphate as the binder and the gold nanoparticles were electrodeposited on the surface of IL-CPE (Au/IL-CPE). Then mercaptoacetic acid was self-assembled on the Au/IL-CPE to obtain a layer of modified film, and the ssDNA probe was further covalently-linked with mercaptoacetic acid by the formation of carboxylate ester with the help of N-(3-dimethylamino-propyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride and N-hydroxysuccinimide. The hybridization reaction with the target ssDNA was monitored with methylene blue (MB) as the electrochemical indicator. Under the optimal conditions, differential pulse voltammetric responses of MB was proportional to the specific ssDNA arachis sequences in the concentration range from 1.0×10(-11) to 1.0×10(-6) mol L(-1) with the detection limit as 1.5×10(-12) mol L(-1) (3σ). This electrochemical DNA sensor exhibited good stability and selectivity with the discrimination ability of the one-base and three-base mismatched ssDNA sequences. The polymerase chain reaction product of arachis Arabinose operon D gene was successfully detected by the proposed method, which indicated that the electrochemical DNA sensor designed in this paper could be further used for the detection of specific ssDNA sequence.     

8-羟基脱氧鸟苷在壳聚糖/石墨烯修饰电极上的电化学及DNA氧化损伤检测

采用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)和示差脉冲伏安(DPV)等方法研究了8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)在壳聚糖(Chi)/石墨烯(GR)修饰的玻碳电极(GCE)上的电化学行为,8-OHdG在该修饰电极上氧化峰电流与其浓度在3.5×10-7~1.4×10-4 mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为6.4×10-8 mol/L(S/N=3)。 将Chi/GR/GCE用于检测DNA氧化损伤,8-OHdG在修饰电极上的氧化峰电流与损伤的DNA质量浓度在10~300 mg/L范围内呈良好的线性关系,损伤DNA检出限为0.026 mg/L(S/N=3)。     

基于工具酶信号放大技术电化学发光法检测凝血酶

利用巯基乙胺将合成的金纳米粒子氨基化;基于纳米粒子负载羧基化的联吡啶钌和巯基DNA制得电化学发光信号探针;采用酶循环信号放大技术,获得大量含新增DNA的溶液来捕获信号探针;以金电极为载体,将巯基DNA自组装到电极表面,依次杂交互补DNA和信号探针,构建电化学发光生物传感器.在优化的条件下,此传感器对凝血酶具有良好的响应,在3.0× 10-13～6.0×10-11 mol/L范围内,凝血酶的浓度与发光强度呈良好的线性关系,检出限为1.8× 10-13 mol/L(3a).采用酶切循环放大技术制备的生物传感器具有灵敏度高,选择性和重现性良好等特点.