二茂铁标记DNA电化学探针的研制及性质研究

以乙基－（3－二甲基丙基）碳化二亚胺盐酸(EDC)为偶联活化剂,利用缩合反应分别将电化学活性物质氨基二茂铁（Aminoferrocene,AFC)和苯基二茂铁（Ferrocencearboxadehyde,FCA)成功地标记在变性小牛胸腺DNBA片段上,制备成二茂铁标记DNA探针,分别采用电化学,紫外,红外光谱等方法研究了二茂铁标记DAN探针的性质,计算了二茂铁的标记效率,变性小牛胸腺DNA的反应效率以及二茂铁化合物与变性小牛胸腺DNA的反应比率,实验表明,氨基二茂铁和醛基二茂铁与DNA上的磷酸基是以1：1比率进行的反应,该标记反应不影响DNA链碱基的紫外吸收,二茂铁标记DNA探针在石墨电极上有良好的电化学影响,将制备好的二茂铁标记DNA电化学探置于冰箱中冷冻（温度低于－15度）保存3个月后用于测定,峰电流仅下降1．2％。     

电化学发光和电化学生物传感器的研究

本研究小组近年来在电化学发光DNA和适体传感器研究和无标记以及阵列电化学DNA和适体传感器方面进行了一些工作,重点介绍如何提高生物传感器灵敏度进行传感界面设计的一些思路.利用纳米粒子提高灵敏度和再现性的途径主要有三种,一是用纳米材料修饰电极上,提高待测物或探针在电极表面的固定量;二是用纳米材料作为信号分子的载体或信号粒子, 以提高检测信号的强度~([1]);三是纳米材料直接作为信号物质~([2]).     

多指示剂标记适体探针卡那霉素传感器的电化学行为与分析性能

以三分子亚甲基蓝(MB)标记适体探针为分子识别元件,构建了一种卡那霉素生物传感器.该传感器采用目标物诱导探针构型变化的信号转导机制.以Au-S化学法将适体探针自组装于金电极表面形成稳定的单分子层传感界面,利用交流伏安法和循环伏安法考察了传感过程的基础电化学行为和传感器分析性能.在优化条件下,相比于单分子MB标记,该传感...     

基于三维有序金掺杂纳米二氧化钛的DNA生物传感器研究

用模板法在氧化铟锡(ITO)电极上制备具有三维有序多孔结构的金掺杂纳米二氧化钛修饰电极(3DOM GTD/ITO),扫描电镜(SEM)结果表明,制备的修饰电极三维结构规整有序、孔径均一。将标记有二茂铁(Fc)的DNA探针修饰到3DOM GTD/ITO电极上构建了一种新的标记型DNA生物传感器,通过Fc在DNA探针杂交前后的电化学信号变化可识别目标靶序列。采用循环伏安(CV)、示差脉冲(DPV)和交流阻抗(EIS)等方法对DNA探针在电极表面的固定和杂交进行表征。实验结果表明,该DNA生物传感器可以成功地识别乳腺癌基因靶序列,Fc的氧化还原电流与靶序列浓度在8.0×10-7～1.0×10-5 mol/L范围内呈线性关系,线性相关系数为0.9908,检测限为5.2×10-7 mol/L。     

基于酶辅助的比率型电化学适配体传感器用于前列腺特异性抗原检测

基于核酸外切酶Ⅲ(ExoⅢ)辅助靶标循环策略,构建了比率型电化学适配体传感器,并用于前列腺特异性抗原(PSA)的检测。利用亚甲基蓝(MB)作为内置参考信号,当PSA存在时,发夹探针1(HP1)的适配体序列与PSA特异性结合,引起ExoⅢ的2次切割过程,从而实现2次循环扩增反应,导致电极上更多的MB标记的发夹探针3(MB-HP3)被切割;再加入二茂铁(Fc)标记的DNA链(Fc-DNA)与MB-HP3酶切后的片段进行杂交;最终,Fc的信号(I_Fc)增加,而MB的信号(I_MB)基本保持不变。在最佳条件下,I_Fc/I_MB与PSA浓度的对数值在0.001～100 ng/mL范围内呈良好的线性关系,检出限为0.24 pg/mL。该传感器在临床实际样品检测中具有较好的应用前景。     

非标记凝血酶阵列电化学适体传感器的研究

基于自制的集成化三阵列金膜电极,构建了一个简单、灵敏、非标记的凝血酶阵列电化学适体传感器。以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术,在FR-4玻璃纤维板上制作了由3个金膜工作电极、1个大面积金膜对电极和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统。以集成化金膜阵列电极作为基础电极,采用巯基自组装技术将带巯基的凝血酶适体固定在3个金工作电极表面,巯基己醇封闭后获得三阵列凝血酶适体传感器,以电活性物质铁氰化钾作为电化学探针,基于凝血酶适体和凝血酶结合前后铁氰化钾在电极表面传质的不同导致电流变化进行凝血酶的测定。采用方波脉冲伏安法,铁氰化钾氧化峰电流的变化值与凝血酶浓度在 1.52~63 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.92 nmol/L。     

非标记凝血酶阵列电化学适体传感器的研究

基于自制的集成化三阵列金膜电极,构建了一个简单、灵敏、非标记的凝血酶阵列电化学适体传感器。以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术,在FR-4玻璃纤维板上制作了由3个金膜工作电极、1个大面积金膜对电极和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统。以集成化金膜阵列电极作为基础电极,采用巯基自组装技术将带巯基的凝血酶适体固定在3个金工作电极表面,巯基己醇封闭后获得三阵列凝血酶适体传感器,以电活性物质铁氰化钾作为电化学探针,基于凝血酶适体和凝血酶结合前后铁氰化钾在电极表面传质的不同导致电流变化进行凝血酶的测定。采用方波脉冲伏安法,铁氰化钾氧化峰电流的变化值与凝血酶浓度在1.52~63 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.92 nmol/L。     

非标记夹心式电化学可卡因适体传感器的研究

设计一种基于双链核酸适体的非标记夹心式电化学适体传感器, 建立简单、高灵敏度的可卡因分析方法. 首先将末端巯基修饰的捕获适体探针组装在金电极表面, 构建可卡因适体传感器. 该传感器与目标分子可卡因和部分互补的检测适体探针作用后, 在电极表面形成适体/可卡因/适体复合物. 以六氨合钌为信号分子, 基于单链适体和适体/可卡因/适体复合物对六氨合钌吸附量的不同, 通过计时电量法检测电极表面吸附六氨合钌的还原电量, 进行可卡因的分析检测. 在优化的条件下, 还原电量与可卡因浓度在1～50 mmol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限为0.1 mmol/L. 用于血清中可卡因的检测, 回收率为96.4%～104%. 该方法简单, 灵敏度高, 可作为一种通用型的适体传感器模型.     

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 .     

二茂铁表面活性剂的电化学行为

以循环伏安法为主要手段,研究了具有可逆特性的二茂铁表面活性剂(N,N-二甲基二茂铁甲基十四烷基溴化铵,Fc14)在0.1 mol/L Na2SO4溶液中形成胶束对电化学行为的影响,并讨论了pH、扫描速度及浓度对Fc14电化学行为的影响.结果表明,Fc14在pH=2左右具有良好的可逆变化特性,在氧化态(I2+)与还原态(I+)之间可实现自由转换;Fc14在玻碳电极上的logIpc~logv呈现良好的线性关系(R20.991).当Fc14的浓度大于2 mmol/L时,电化学氧化过程以扩散控制为基本特征;当浓度小于0.2 mmol/L时,电极吸附现象的特征趋于明显.与此同时,Ipc和扩散系数(D)在Fc14的临界胶束浓度(CMC)附近出现突变,这与Fc14表面张力变化趋势相吻合.     

比例型电化学生物传感器检测恙虫病DNA的研究

本研究以二茂铁修饰的发卡型探针DNA(HP)作为内参比探针分子,恒电位法在玻碳电极上沉积金颗粒作为工作电极,含有亚甲基蓝修饰的辅助团(AS)用于信号放大,据此建立了一种比例型检测恙虫病DNA的电化学方法。测试结果表明,该方法具有较好的选择性和检出限,线性范围达到0.1 fM～1.0μM,AS氧化峰电流I_(MB)与HP的峰电流I_(Fc)的比值与恙虫病DNA浓度呈较好的线性关系。     

基于磁性纳米颗粒和金纳米粒子构建DNA电化学生物传感技术

本文构建了一种基于纳米粒子、茎环DNA和丝网印刷电极(SPCE)的电化学生物传感技术用于乳腺癌基因的快速、灵敏检测。该传感技术中,探针DNA的两端分别标记了巯基和生物素,巯基用于与金纳米粒子(AuNPs)作用,生物素用于与磁性纳米颗粒(MNPs)表面修饰的链酶亲和素作用以达到富集的目的,之后利用SPCE进行电化学检测。无目标DNA存在时,双标记DNA保持茎环结构,使得生物素分子很难和MNPs上的亲和素接触。一旦加入目标DNA,茎环结构打开,生物素得以与MNPs上的链霉亲和素发生特异性结合,形成的复合物(MNPs-DNA-AuNPs)通过磁性富集到SPCE表面,从而获得AuNPs的电化学信号。该DNA电化学生物传感对单碱基错配有良好的分辨能力,完全互补DNA的检出限为8.0×10-13 mol/L。     

基于离子液体修饰介孔硅的免标记电化学免疫测定双组分肿瘤标志物

建立了一种可同时检测双组分肿瘤标志物的免标记电化学免疫测定方法,检测了人血清样品中癌胚抗原（CEA）和甲胎蛋白（AFP）的含量. 在实验中,我们首先将二种电化学底物,二茂铁甲酸（FCA）和亚甲基蓝（MB）,分别结合在离子液体（IL）修饰的介孔硅（MPS）的孔道内,制备FCA-IL-MPS和MB-IL-MPS复合材料;然后将免疫探针涂覆在掺铟氧化锡（ITO）电极表面的不同部分;最后将CEA单克隆抗体（anti-CEA）和AFP单克隆抗体（anti-AFP）分别负载到两种材料的孔内,制得CEA和AFP的免标记免疫探针（anti-CEA/FCA-IL-MPS,anti-AFP/MB-IL-MPS）,组装得到双组分的免标记免疫传感器. 当该免疫传感器在含有抗原的样液中温育后,CEA和AFP抗原通过特异性免疫反应而结合到MPS孔道内. 由于形成的免疫复合物不导电且有一定的空间位阻,所以对电极表面的电子转移产生了阻碍. 根据ITO不同位置上响应电流的变化实现对CEA和AFP含量的同时测定. 本方法对CEA和AFP的检测线性范围分别为0.5～80 ng·mL^-1和0.5～100 ng·mL^-1,检测限分别为0.1 ng·mL^-1和0.1 ng·mL^-1（S/N=3）. 离子液体具有高导电率,能实现所构建体系信号的放大,使制备的免疫传感器具有良好的灵敏度.     

基于分子识别作用鉴别人参基因的电化学传感器

本文以人参ITS及518 s基因上的SNP位点为检测对象,利用分子识别作用构建了一种电化学传感器,成功地对人参、西洋参进行了品种鉴别。本文设计合成了一种双标记DNA探针(DLP),该探针的一端标记了4-4-二甲氨基苯基偶氮苯甲酸(dabcyl)作为客体分子,另一端标记了金纳米颗粒作为电化学杂交指示剂。同时使用α-CD/MCNTs/GCE电极作为工作电极。由于DLP的茎环结构,只有在DLP与目标DNA杂交后,DLP上的dabcyl分子进入修饰电极表面的α-CD空腔中,进而DLP被α-CD修饰电极捕获。并且,通过金纳米颗粒的AuCl4-的电化学还原电流信号。可灵敏检测4.6×10-10mol.L-1的目标DNA。     

二茂铁-磷钼酸电荷转移配合物修饰电极的制备及电化学性能的研究

采用电化学方法在异电基体玻碳（GC）电极上制备了二茂铁 （Fc）－磷钼酸（PMo12）电荷转移配合 物修饰电极（Fe5PMo12/GC)。研究了该电极的电化学行为,发现其在硫酸溶液中进行伏安扫描时具有良好的稳定性,而且对酸性水溶液中的过氧化氢具有较好的电催化学原作用, 初步探讨了电催化还原机理。     

二茂铁基超支化聚氨酯的电化学性能

通过循环伏安法(CV)测定了二茂铁基超支化聚氨酯(HAPE-Fc)的电化学性能.结果表明:HPAE-Fc表现为单对氧化还原峰,在二茂铁接枝到超支化聚氨酯上以后,二茂铁基团依然保持着自身的氧化还原独立性,具有较强的电子转移速率,这是其具有电化学特性和催化作用的前提条件.通过分析扫描速率与HPAE-Fc电化学行为之间的关系,发现HPAE-Fc的电极过程既受扩散控制,同时也受电极反应的控制.     

基于电化学双共价键法构建可再生高灵敏的电化学发光适体传感器检测可卡因

基于点击化学和重氮盐法的双共价键固定化方法,制备了一种高灵敏、可重复使用的电化学发光(ECL)适体传感器. 该方法以可卡因为分析物,以可卡因适体为分子识别物质,以钌联吡啶衍生物为ECL信号物质. 采用电化学方法在玻碳电极表面重氮化叠氮苯胺,通过点击反应连接炔基功能化的钌联吡啶衍生物标记可卡因适体,获得适体传感器. 该传感器在共反应剂存在下,产生弱的电化学发光信号,可卡因存在下,电化学发光信号增加. 基于此,建立了“信号增强”型检测可卡因的电化学发光分析新方法. 电化学发光信号与可卡因浓度在0.1 nmol·L^-1 ~ 100 nmol·L^-1范围内呈良好的线性关系,检出限为60 pmol·L^-1. 该传感器具有良好的稳定性,可重复多次使用. 该双共价键法在构建ECL传感器方面具有很好的应用前景.     

二茂铁接枝聚丙烯酰胺水溶液的流变行为研究

采用“Post-Modification”技术在二甲基亚砜中直接对聚丙烯酰胺进行烷基化反应,接枝二茂铁官能团(Fc),制备出一种具有氧化还原性质的二茂铁改性聚丙烯酰胺(PAM-Fc).通过红外光谱(FTIR)、核磁氢谱(1H-NMR)、热失重(TGA)、电化学、动态流变测试等方法对PAM-Fc的化学结构、电化学活性和流变特性进行了表征.研究结果表明,PAM-Fc具有氧化还原性,相比PAM呈现更好的热稳定性,这主要源于Fc基团稳定了PAM分子链的自由基.Fc基团在水溶液中的疏水缔合作用会导致体系黏度显著增大.通过添加NaCl、β-环糊精或H2O2等可以对PAM-Fc水溶液的黏度进行有效调控.其中,NaCl可以屏蔽PAM-Fc分子链上的电荷,β-环糊精能够包合Fc基团,H2O2则可将疏水的还原态Fc基团氧化成亲水的氧化态Fc,从而实现PAM-Fc水溶液流变行为的调节.     

无标记电化学生物传感平台用于癌胚抗原的检测

基于目标物诱导DNA杂交链式反应(HCR)及银纳米颗粒(Ag NPs)自组装过程构建了无标记型电化学生物传感平台,并将其应用于癌胚抗原(CEA)的检测.在目标物存在的情况下,适配体对CEA进行特异性识别并结合,释放出与之互补的触发DNA链(t DNA).该t DNA能够被金电极上的捕获探针(c DNA)捕获,并启动HCR过程,使得两条发夹DNA链被相继打开并串联成长的DNA双链结构,带正电的Ag NPs通过与该DNA结构之间的静电作用大量自组装到电极表面,并产生强的电化学信号.在优化的实验条件下,该电化学生物传感平台能够在0.5 ng·L~(-1)到50μg·L~(-1)的浓度范围内实现对CEA的良好响应.     

维生素K3在二茂铁修饰碳糊电极上的电化学行为及其测定

制备了二茂铁(Fc)修饰碳糊电极(Fc/CPE)并采用扫描电子显微镜(SEM)和电子能量散射谱(EDS)技术观察其表面形貌和分析其组成。采用循环伏安法(CV)和计时电量法(CC)研究了维生素K3(VK3)在该修饰电极上的电化学行为并计算了电极过程的动力学参数。Fc/CPE对VK3的电化学氧化还原具有良好的催化作用,VK3在该修饰电极上的电极反应为两电子、两质子参加的受扩散控制的可逆过程。采用差分脉冲伏安法(DPV)测得催化还原峰电流与VK3浓度在2.56×10-4～2.18×10-6mol/L范围内呈线性关系,检出限为1.6×10-7mol/L。方法可用于市售维生素K3注射液中VK3含量的测定。