氧化锆/聚中性红电化学DNA传感器用于转基因植物CaMV35S启动子基因序列的测定

制备了基于氧化锆(ZrO2)/聚中性红(PNR)修饰电极的电化学DNA传感器。探针DNA通过磷酸基和ZrO2的相互作用组装到电极表面。原子力显微镜(AFM)和电化学方法用于电极的表征。PNR在DNA杂交前后峰电流的变化作为杂交信号,用示差脉冲伏安法对转基因植物CaMV35S启动子基因片段进行测定。结果表明:探针DNA和完全互补的DNA片段杂交后,杂交信号明显变小,峰电流的变化值与其浓度的对数在1.0×10-11~1.0×10-8mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为3.46×10-12mol/L(S/N=3)。此外,传感器能区分互补、单碱基错配、完全错配的DNA序列,已用于样品的测定。     

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.     

基于分子信标末端现场标记三聚氰胺-Cu~(2+)电活性分子的高灵敏电化学传感器

本文构建了一种基于分子信标自由末端现场标记电活性信号分子的新型DNA传感器.首先将3′修饰巯基的分子信标通过Au–S键自组装到金电极表面,然后在修饰有羧基的5′自由末端通过共价偶合和配位作用依次组装上三聚氰胺(Mel)和铜离子(Cu2+),得到以Mel-Cu2+配合物为电活性信号源的分子信标.该方法简单实现了电活性分子信标的标记、分离和纯化.以[Fe(CN)6]3-/4-为电化学探针,采用循环伏安和电化学阻抗法对层层自组装过程进行了表征.杂交实验表明,Mel-Cu2+信号源所对应的峰电流强度随着杂交液浓度的增大逐渐降低,且氧化峰电流与互补序列浓度对数在1.0×10-15~1.0×10-9 mol/L范围内呈良好的线性关系.根据3σ计算得到检测限为2.4×10-16 mol/L.另外,由于分子信标特殊的茎环结构特征和Mel-Cu2+信号源稳定的无机配位组成,传感器显示了很高的特异性、再生性和稳定性.     

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.     

基于金纳米粒子/1,6-己基二硫醇组装的脱氧核糖核酸电化学传感器检测凝血因子Ⅻ片段

将含有17个碱基对的凝血因子Ⅻ单链脱氧核糖核酸(DNA)片段固定在十六烷基三甲基溴化胺(CTMAB)保护的金纳米粒子/1,6-己基二硫醇/金电极上,以道诺霉素(DNR)为电活性指示剂,用于检测其互补序列。电化学阻抗谱(EIS)监测了整个组装过程,电极界面性质随组装层的改变而变化。循环伏安(CV)研究发现,DNR与单、双链DNA以不同的方式结合。通过微分脉冲伏安法(DPV)检测DNR的还原峰电流,获得DNA杂交的最佳条件为:杂交时间1h,道诺霉素的浓度为1.0×10-4mol/L,巯基修饰的单链DNA(SH-ssDNA)组装时间为24h。在最佳杂交条件下,当互补DNA(cDNA)的浓度从1.0×10-13mol/L增加到1.0×10-8mol/L,DNR的还原峰电流与cDNA浓度的对数值呈线性关系,其线性回归方程为:y=0.288 0.022lgx,线性相关系数为0.9987,cDNA的检出限达8.1×10-14mol/L。     

氧化锆/聚亚甲基蓝修饰电极检测CaMV35S启动子基因

制备了基于氧化锆(ZrO_2)/聚亚甲基蓝(PMB)修饰电极的无标记DNA传感器,用于转基因植物CaMV35S启动子基因的检测。探针DNA(ssDNA)通过ZrO_2和DNA的磷酸基的相互作用修饰到电极表面,以PMB氧化峰的示差脉冲伏安响应为检测信号,传感器和完全互补的DNA片段杂交后,PMB的氧化峰电流明显降低,当和完全不匹配的DNA片段杂交时,峰电流无明显变化。对于完全互补的DNA片段,在2.0×10~(-12)~2.0×10~(-8) mol/L浓度范围内峰电流的变化值和浓度的对数成良好的线性关系,检测限为4.1×10~(-13) mol/L(S/N=3)。所制备的传感器具有良好的稳定性、再生性和重现性,用于样品检测,结果令人满意。     

CdTe量子点标记的DNA电化学传感器的研究

利用碳纳米管和CdTe量子点(QDs)组装的电化学传感器,建立了一种识别DNA的新方法.将氨基修饰的单链DNA探针共价键合固定在带有羧基的碳纳米管修饰的金电极上,然后与CdTe QDs标记的目标DNA进行杂交.利用差分脉冲法(DPV)和循环伏安法对目标DNA的固定和杂交进行表征,通过电活性指示剂柔红霉素(DNR)的DPV峰电流变化,对互补DNA、非互补DNA和单碱基错配DNA序列进行识别.与未标记CdTe QDs的目标DNA相比,标记CdTe QDs的目标DNA序列的电流响应灵敏度明显提高.DNA电化学传感器检测的优化条件:DNR的浓度为1.67×10-5 mol/L,DNA杂交时间为80 min,杂交温度为55 ℃.在1.0×10-13 ～1.0×10-8 mol/L范围,目标DNA浓度的对数值与其响应的DPV信号(还原峰电流)呈线性关系,检出限为3.52×10-14 mol/L(S/N=3,n=9),线性方程为ΔI=50.22+3.567 lgcDNA,相关系数为0.996 6.对1.0×10-10 mol/L的目标DNA样品进行重复测定,相对标准偏差为4.8%(n=5),重复性良好.     

基于二硫化钼/纳米金和硫堇/纳米金信号放大的雌二醇电化学适配体传感器

构建了一种新型的基于二硫化钼/纳米金和硫堇/纳米金信号放大的检测17β-雌二醇的电化学适配体传感器. 利用巯基自组装技术将17β-雌二醇的适配体探针DNA固定在二硫化钼/纳米金修饰玻碳电极表面, 与末端带巯基的部分互补DNA链杂交, 将硫堇/纳米金电化学指示剂自组装在杂交后的双链DNA上, 制备了17β-雌二醇电化学适配体传感器. 二硫化钼/纳米金复合材料增加了电极的有效表面积和DNA探针的固定量. 纳米金作为信号物质载体负载硫堇, 实现了电化学指示剂的信号放大. 加入目标物17β-雌二醇后, 目标物与适配体DNA特异性结合, 导致互补DNA链脱落, 双链上结合的硫堇/纳米金电化学指示剂数量减少, 电化学信号降低. 实验结果表明, 在1.0×10 ^-14~5.0×10 ^-12 mol/L范围内17β-雌二醇浓度与峰电流的线性关系良好, 检出限为4.2×10 ^-15 mol/L(S/N=3). 该传感器可望用于其它环境激素类物质的检测.     

功能化纳米金增强的DNA电化学检测和序列分析

用冠以大量二茂铁的纳米金微粒 /抗生蛋白链菌素结合物为标记物 ,将其标记于生物素修饰的寡聚核苷酸片段上 ,制成了具有电化学活性和纳米金放大作用的DNA电化学生物传感器 .首先采用巯基DNA和巯基烷烃混合自组装膜制备了金修饰电极 ,将探针DNA分子固定在了电极表面 ,运用杂交原则结合靶点分子在电极表面形成了双螺旋的DNA链 ,然后借助抗生蛋白链菌素和生物素之间的强亲和作用 ,引入了功能化的纳米金 .通过伏安法测定了修饰在纳米金上的二茂铁的氧化还原电流 ,可以识别和测定溶液中互补的靶点DNA ,17 mer靶点DNA的浓度在 0 .0 0 1～ 10nmol/L范围内有线性关系 ,检测限可达 0 .75× 10 -12 mol/L .     

电化学石英晶体微天平实时表征和定量检测短序列DNA

利用电化学石英晶体微天平(EQCM)这一灵敏的质量和电化学传感器测定特定序列DNA。应用自组装膜技术在压电石英晶振表面自组装一带羧基的α－硫辛酸单层膜,通过盐酸1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)共价固化寡聚核苷酸为探针,用于测定与其碱基序列互补的DNA。实验中EQCM实时监测了α-硫辛酸的自组装过程、探针固化过程及其与cDNA杂交过程。定量得出了探针固化量及cDNA杂交量。在酸性、中性和碱性条件下,分别对固化和杂交过程进行表征,实验发现探针固化及DNA杂交都受pH影响,本文对此现象进行了解释。同时,利用染料Hoechst33258的电化学活性,使其与双链DNA嵌合,通过测量Hoechst33258的电化学信息进一步验证了DNA杂交关键步骤。     

Electrochemical detection of a Vibrio parahaemolyticus sequence-specific gene based on a gold electrode modified with a single stranded probe

An electrochemical DNA biosensor for specific-sequences detection of Vibrio parahaemolyticus (VP) was fabricated. A single-stranded 20-mer oligonucleotide (ssDNA) and 6-mercapto-1-hexanol (MCH) were immobilized via a thiol linker on gold disk electrodes by self-assembling. The ssDNA underwent hybridization in a hybridization solution containing complementary or non-complementary or single base pair mismatched DNA sequences of VP. Examination of changes in response to these three target DNAs showed that the developed biosensor had a high selectivity and sensitivity.     

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.     

基于直立碳纳米管大面积金粒子的DNA生物传感器用于早幼粒白血病/维甲酸受体α融合基因检测

基于直立碳纳米管上的大面积金粒子构建了新型的电化学DNA生物传感器,用于急性早幼粒细胞白血病PML/RARα融合基因的检测。首先在直立碳纳米管电极表面溅射金粒子,采用自组装方法将巯基修饰的单链DNA固定到电极上,将氨基修饰的单链DNA和羧基化的CdTe量子点通过酰胺缩合反应生成CdTe修饰的DNA探针,通过与目标DNA的双杂交反应形成三明治结构,利用差分脉冲阳极溶出伏安法检测电极表面捕获的CdTe量子点,从而对DNA进行定量分析。结果表明,电极上Cd2+峰电流与目标DNA浓度(1.0×10-12~1.0×10-8 mol/L)的对数值呈线性关系,线性方程为ipa(μA)=1.626+0.132lgC(mol/L)(R=0.996),检出限为4.0×10-13 mol/L(3σ)。传感器表现出良好的重现性和稳定性。     

基于多边形金纳米颗粒的非标记型可卡因适体传感器的研制

实验合成了多边形金纳米颗粒,通过壳聚糖(CHIT)将合成的多边形金纳米颗粒固定在玻碳电极表面,然后通过自组装技术将带巯基的捕获DNA探针固定在修饰有多边形金纳米颗粒的电极表面,利用杂交反应使可卡因适体与DNA捕获探针结合,制成非标记型可卡因适体传感器。以六氨合钌作为电化学指示剂,通过测量传感器与目标物可卡因结合前后电流变化情况对可卡因进行测定。考察了缓冲溶液的pH、可卡因培育时间、扫描速度等对测定的影响。结果表明,在pH为7.40时该传感器的检测范围为1.0×10-10～1.0×10-3 mol/L,检测限为3.0×10-11 mol/L。该传感器制作简单,响应好,抗干扰能力强。     

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.     

水杨酸在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为及其测定

用循环伏安法(CV)研究了水杨酸(SA)在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为,并初步探讨了反应机理.实验结果表明,水杨酸在该电极上为一个2e/H~+的完全不可逆过程.在pH=5.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,用循环伏安法在该电极上测定了水杨酸.方法线性范围为2.0×10~(-5)～1.0×10~(-3)mol/L,检出限为8.93×10~(-6)mol/L.将该电极用于药品分析,结果令人满意.     

用于DNA杂交检测的丝网印刷型生物传感器的研究

将单链DNA(ssDNA)固定到丝网印刷碳电极上构成电化学DNA传感器,采用电化学指示剂,建立DNA杂交的检测方法.Co(phen)33+电化学指示剂通过钴盐与配体邻菲罗啉络合制备,采用等离子发射光谱法(ICP-AES)和核磁共振法(NMR)表征功能基团,采用循环伏安法(CV)分析指示剂的电化学特性,并以此为基础研究ssDNA在电极表面的固定及DNA杂交过程.本研究探讨了直接吸附、静电吸附与键合等3种ssD-NA在电极表面的固定方法,结果表明,静电吸附法和键合法具有较高的ssDNA固定量,采用静电吸附法固定探针的电极杂交目标DNA后,Co(phen)33+易于嵌入双链DNA (dsDNA)中,CV峰电流(ip)信号随目标DNA浓度增加.本研究采用静电吸附ssDNA的电极检测DNA杂交,实验表明,当探针固定液中ssDNA浓度为5 mg/L时,目标DNA浓度在6.65×10- 8～4.26× 10-6mol/L范围内,Co(phen)33+在dsDNA修饰电极上ip值与DNA浓度呈良好的线性关系,R2为0.9819.本研究为建立新的微生物分子分型手段提供了初步依据.     

多壁纳米管修饰电极电催化3,4-二羟基苯甲酸研究

应用循环伏安(CV)和方波伏安(SWV)法研究3,4-二羟基苯甲酸(DHBA)在多壁碳纳米管修饰的玻碳电极上的电化学行为.实验表明:该修饰电极对DHBA有较强的电催化作用.由方波伏安法测定的氧化峰电流在DHBA浓度为4.0×10-6~1.0×10-4mol/L和2.0×10-4~8.0×10-4mol/L范围内分段呈线性变化关系;相关系数各为0.9995和0.9992,检测限1.0×10-6mol/L.     

Lable‐Free Electrochemical DNA Sensor Based on Gold Nanoparticles/Poly(neutral red) Modified Electrode

We present a new strategy for the label‐free electrochemical detection of DNA hybridization based on gold nanoparticles (AuNPs)/poly(neutral red) (PNR) modified electrode. Probe oligonucledotides with thiol groups at the 5‐end were covalently linked onto the surface of AuNPs/PNR modified electrode via S‐Au binding. The hybridization event was monitored by using differential pulse voltammetry (DPV) upon hybridization generates electrochemical changes at the PNR‐solution interface. A significant decrease in the peak current was observed upon hybridization of probe with complementary target ssDNA, whereas no obvious change was observed with noncomplementary target ssDNA. And the DNA sensor also showed a high selectivity for detecting one‐mismatched and three‐mismatched target ssDNA and a high sensitivity for detecting complementary target ssDNA, the detection limit is 4.2×10^?12 M for complementary target ssDNA. In addition, the DNA biosensor showed an excellent reproducibility and stability under the DNA‐hybridization conditions.