基于二硫化钼和钴基金属有机骨架的痕量汞离子电化学传感器

汞离子(Hg²⁺)具有高生物毒性,痕量的汞也会对生态环境质量和人体健康造成严重危害.本文基于二硫化钼(MoS₂)和钴基金属有机骨架(ZIF-67)的复合材料MoS₂@ZIF-67制备了一种新型的电化学传感器,结合MoS₂的优异导电性与金属有机骨架的催化性能,复合材料MoS₂@ZIF-67可放大电化学信号,提高电极的电化学活性.利用Hg²⁺能与DNA中胸腺嘧啶T结合形成T-Hg²⁺-T双螺旋结构的原理,使用差分脉冲伏安法实现了对水环境中痕量汞的特异性检测.该传感器对Hg²⁺检测的线性范围为0.01～10μg/L,检出限为5 ng/L,并表现出较好的选择性.采用该传感器对自来水样品进行加标回收检测,回收率为110%～119%,在痕量汞的检测中具有良好的应用前景.     

基于金纳米颗粒信号放大效应电化学检测DNA聚合酶

基于金纳米颗粒(AuNPs)比表面积大、 尺寸小和能够承载大量DNA片段的特点, 建立了一种免标记、 简便、 快速检测DNA聚合酶Klenow fragment exo-(KF^-)的电化学方法. 首先将巯基化的DNA引物片段修饰在金电极上, 然后加入模板DNA链以及修饰有报告DNA链的金纳米颗粒(AuNPs-DNA), 模板DNA链能同时与DNA引物片段和修饰在AuNPs上的报告DNA链进行互补杂交形成"三明治"结构, 从而将AuNPs-DNA修饰在电极表面; 当加入电活性物质钌铵(RuHex)后, RuHex可通过静电吸附作用结合在DNA上. AuNPs上修饰的报告DNA链能够吸附大量RuHex, 导致电化学信号放大. 当加入脱氧核糖核苷三磷酸(dNTPs)以及KF^-聚合酶后, 引物片段发生延伸反应, 将与模板DNA链杂交的AuNPs-DNA竞争下来, 带走大量的RuHex, 使电信号降低, 从而实现对聚合酶的检测. 实验结果表明, 利用该方法可以检测到5 U/mL的KF^-.     

空壳纳米金修饰的新型DNA传感器

利用新型材料金纳米空球, 通过层层修饰的技术, 分别将壳聚糖、空壳纳米金、L-半胱氨酸、细胞色素c以及ssDNA探针修饰到玻碳电极表面, 制备了一种新型的DNA生物传感器. 以紫外及透射电子显微镜(TEM)表征了空壳纳米金, 以循环伏安法、阻抗谱图等电化学方法研究了传感器的特性, 通过原子力显微镜方法观察了该DNA生物传感器不同层之间的形态差异. 结果表明, 该修饰电极所吸附的ssDNA探针为1.672×10^―10 mol•cm^－2. 在指示剂柔红霉素的帮助下, DNA探针可与互补的DNA进行杂交, 借此以微分脉冲伏安法测定DNA.     

基于金纳米粒子/聚阿魏酸/多壁碳纳米管修饰电极的DNA计时库仑法生物传感器的制备

构建了基于金纳米粒子/聚阿魏酸/多壁碳纳米管(AuNPs/PFA/MWCNTs)修饰电极的DNA计时库仑法生物传感器.利用循环伏安技术在多壁碳管修饰的玻碳电极表面上聚合一层阿魏酸,在恒电位条件下,在阿魏酸表面沉积金纳米粒子,巯基DNA作为探针通过金硫键固定在金纳米粒子表面.电化学交流阻抗技术(EIS)与扫描电镜(SEM...     

Development of a test strip based on DNA-functionalized gold nanoparticles for rapid detection of mercury(II) ions

A rapid,sensitive,selective and reliable strip assay based on DNA-functionalized gold nanoparticles for Hg²⁺ detection has been developed,with a detection limit 5 nmol/L.The measurement principle was based on thymine-Hg²⁺-thymine(T-Hg²⁺-T) coordination chemistry and streptavidin-biotin interaction.The major advantages of this assay are that results can be read visually without any instrument in less than 10 min and that it does not require any sample pretreatment.     

基于增强的明胶-金纳米粒子类过氧化物酶活性检测汞离子

基于Hg²⁺对明胶-金纳米粒子(G-AuNPs)类过氧化物酶活性的增强作用，构筑了一种新型的Hg²⁺传感器。G-AuNPs具有类氧化物酶活性和类过氧化物酶活性，能够催化O₂或H₂O₂氧化3,3,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)生成氧化TMB(oxTMB)的反应，在652 nm处出现紫外可见吸收特征峰。优化条件下，Hg²⁺能够增强G-AuNPs的类过氧化物酶活性，使吸收信号升高，且升高幅度与Hg²⁺浓度呈线性关系，在0～15μmol/L和15～35μmol/L范围内的线性方程分别为y=1.314+0.0135x和y=0.704+0.055x，检出限为1.65μmol/L。该传感体系对Hg²⁺具有良好的选择性，其他常见金属离子不干扰对Hg²⁺的检测。所设计传感器具有无需修饰、检测时间短、选择性好的优点，有望用于污染水现场Hg²⁺的检测。     

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.     

冠醚功能化的栅控石墨烯场效应晶体管的制备及对汞离子的检测

Hg²⁺是一种具有生物蓄积性和毒性的重金属, 对环境和人类健康均可造成严重损害. 因此, 开发便捷的Hg²⁺传感器非常必要. 本文基于溶液栅控石墨烯场效应晶体管的优异性能, 通过氮硫杂冠醚的尺寸效应以及冠醚与Hg²⁺的螯合作用来特异性识别Hg²⁺, 制备了一种冠醚功能化栅极的溶液栅控石墨烯场效应晶体管(SGGT)传感器. 该SGGT传感器因其固有的信号放大功能而比传统电化学检测Hg²⁺更灵敏, 其检出限为1×10^-12 mol/L, 比传统电化学传感器降低了2~3个数量级, 在1×10^-12~1×10^-7 mol/L检测范围内, 狄拉克点的变化值与目标物浓度的对数值之间存在良好的线性关系, 同时具有极高的选择性. 对实际湖水样品的检测效果良好, 对Hg²⁺的检测标准偏差为1.10%~3.77%. 本文结果表明, 该晶体管传感器可以对Hg²⁺进行高选择和高灵敏检测.     

基于ZrO2/AuNPs膜修饰电极的适配体传感器用于凝血酶的检测研究

提出了一种简单、无标记、可再生的电化学方法研究适配体和凝血酶之间的相互作用，采用亚甲基蓝(MB)做电化学指示剂，氧化锆(ZrO₂)-金纳米粒子(AuNPs)涂层修饰玻碳电极(GCE)。利用金-硫键及杂交化学反应，捕获探针和适配体依次修饰到电极表面，亚甲基蓝插入到DNA上，形成适配体传感器。电极表面的DNA双链在凝血酶的存在下发生解旋，MB在DNA上的吸附量随之减少，峰电流也显著降低，达到检测凝血酶的目的。实验显示，凝血酶在20 pmol/L～150 nmol/L的浓度范围内，峰电流的减小量随凝血酶浓度的升高而增大，检出限为20.6 fmol/L。该方法简单、灵敏、选择性好，并成功用于实际样品检测。     

基于PbS QDs/TiO2 NPs构建新型谷胱甘肽光电化学传感器

通过高温煅烧将二氧化钛纳米颗粒(TiO₂ NPs)修饰到ITO电极表面制成TiO₂ NPs/ITO电极, 再采用连续离子层吸附反应(SILAR)循环将硫化铅量子点(PbS QDs)修饰到TiO₂/ITO电极表面制得PbS QDs/TiO₂ NPs/ITO电极, 并将该电极应用于检测谷胱甘肽(GSH)的光电化学传感器. 在该传感器中, 当PbS QDs受470 nm可见光的激发时将产生电子(e)和光生空穴(h ⁺), 光生空穴可被溶液中的GSH捕获, 并将GSH氧化成GSSH, 有效避免电子和空穴的复合, 显著提高了光电效率. 该传感器对GSH的检测具有较高的灵敏度和选择性, 线性检测范围为0.06~1 mmol/L, 检出限(LOD)为4.6×10 ^-3 mmol/L(S/N=3).     

Dual Signal Amplification Electrochemical Biosensor for Lead Cation

Herein, a sensitive electrochemical Pb²⁺ sensor was developed which based on DNA‐functionalized Au nanoparticles(AuNPs) and nanocomposite modified electrode. The DNA‐functionalized AuNPs includes two types of DNA, namely a Pb²⁺‐mediated DNAzyme comprising a biotin labeled‐enzyme DNA and a substrate strand DNA with a typical stem‐loop structure, and a ferrocene‐labeled linear signal DNA. Without Pb²⁺, the hairpin loop impeded biotin binding to avidin on the electrode. However,when the goal Pb²⁺ exists, the substratum strand was divided into two fragments that lead to the enzyme strand was substratumed on the electrode and biotin was admited by avidin, bringing about DNA‐functionalized AuNP(AuNPs) deposition on the electrode surface.The differential pulse voltammetry (DPV) was used to measure electrochemical response signals connect to signal DNA.For the amplification characters of the DNA‐functionalized AuNPs and nanocomposite, the electrochemical detection signal of Pb²⁺ was greatly improved and revealed high specificity. Under optimum conditions, the resultant biosensor bringed out a high sensitivity and selectivity for the determination of Pb²⁺. The proposed method was able to detect as low as picomolar Pb²⁺ concentrations.     

基于电中性锇配合物的低背景DNA电化学传感器

采用紫外光谱和电化学方法研究了一种电中性锇配合物Os(DPPZ)(PC)(H₂O)DPPZ=联吡啶并[3,2-a,2',3'-c]吩嗪, PC=2,6-吡啶二羧酸}与DNA的相互作用. 紫外光谱结果表明, DNA的加入引起配合物特征吸收峰的减色及红移效应, 说明二者之间存在嵌插作用. 循环伏安实验结果表明, 配合物溶液中加入DNA后, 氧化还原峰电流降低且式电位正移, 证实了二者之间的嵌插作用模式. 将该配合物作为杂交指示剂对CaMV35S启动子基因片段进行检测发现, 在单链探针DNA修饰电极上未观察到指示剂的电化学信号, 而在杂交后的双链DNA电极上呈现灵敏的电化学响应, 表明传感器具有较高的信噪比. 定量分析实验结果表明, 在最佳条件下, 杂交指示剂在传感器上的还原峰电流与目标序列浓度在8.0×10^-10~2.8×10^-9 mol/L范围内呈良好的线性关系. 选择性实验结果表明, 该传感器对互补序列、碱基错配序列和非互补序列具有良好的识别能力.     

基于Cu-TPA的电化学生物传感器对黄曲霉毒素B1的检测

利用对苯二甲酸铜(Cu-TPA)能产生强的电化学信号设计了一种灵敏的电化学生物传感器, 并将其用于测定黄曲霉毒素B1(AFB1). 信号探针中的Cu-TPA含有可产生电化学信号的Cu(Ⅱ), 当加入一定量的AFB1后, AFB1与探针中特定的适配体结合, 使信号探针脱落, 电化学信号降低. 根据电化学信号值的变化实现了对AFB1的检测. 在最佳条件下, 该传感器的检出限为4.2×10 ^-6 ng/mL(S/N=3), 线性范围为10 ^-5~10 ng/mL. 将该传感器用于啤酒中AFB1的检测, 回收率为95%~106%.     

基于AuNPs/PANI/TNTs纳米复合材料的电化学检测妥布霉素的适配体传感器

本文提出了一种新型的检测妥布霉素的电化学适配体传感器,以差分脉冲伏安法（DPV）作为检测技术,亚甲基蓝作为电化学响应信号. 构建了以纳米复合材料金纳米粒子/聚苯胺/二氧化钛纳米管(AuNPs/PANI/TNTs)修饰玻碳电极的电极支架. 通过透射电子显微镜和X-射线光电子能谱对纳米复合材料进行详细的表征. 循环伏安图和电化学阻抗谱显示AuNPs/PANI/TNTs可以很好地增加电极的界面传导性能. DPV结果显示电流密度的响应和妥布霉素浓度之间存在一个很好的线性关系,并且得到一个宽广的检测范围为0.5 μmol·L^-1到70 μmol·L^-1. 本文提出的适配体基的传感器有很好的重复性和稳定性,作为一个潜在的手段可以应用在生物分析和医疗诊断中.     

A label-free electrochemical biosensor for trace uranium based on DNAzymes and gold nanoparticles

A novel and highly sensitive electrochemical DNAzymes biosensor was fabricated using Au nanoparticles (AuNPs) immobilized on the surface of Au electrode that had been previously modified with self-assembled monolayers of 1,6-hexanedithiol. Different modified electrodes were prepared and characterized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The AuNPs were found to have a large surface area to anchor a large number of negatively charged phosphate backbones of DNAzymes, which further absorbed the electroactive indicator of hexaammineruthenium(III) ([Ru(NH₃)₆]³⁺) to amplify the electrochemical signal. In the presence of target molecules, a large amount of DNA partly associated with [Ru(NH₃)₆]³⁺ were removed from the electrode surface, leading to a significant decrease in peak current. Differential pulse voltammetry signals of [Ru(NH₃)₆]³⁺ provided quantitative measures of the concentrations of uranyl ion (UO₂ ²⁺), with linear calibration ranging from 13 pM to 0.15 nM and a detection limit of 5 pM. The presence of other metal ions did not affect the detection of UO₂ ²⁺, which indicated the high specificity of UO₂ ²⁺. Therefore, a new electrochemical DNAzymes sensor was designed with specific DNAzymes and AuNPs as immobilization platform and signal amplifier.     

基于对羟基苯硼酸为前驱体的金纳米粒子修饰电极电化学检测过氧化氢

以对羟基苯硼酸为前驱体,利用H₂O₂可以定量氧化对羟基苯硼酸产生对羟基苯酚的原理,以反应产物对羟基苯酚为电化学信号物质,结合金纳米粒子修饰玻碳电极（AuNPs/GCE）,发展了一种间接检测H₂O₂的电化学方法. 由于AuNPs/GCE具有有效电子传递性能和比表面积大等优点,对硼酸氧化产物具有较高的催化活性,因此在含1.0 mmol•L^-1对羟基苯硼酸的0.1mol•L^-1 pH 7.5 PBS中,AuNPs/GCE可以检测到1.0 ~ 1.0 × 10³ μmol•L^-1的H₂O₂,检测限为0.5μmol•L^-1. 同时,该方法具有良好的选择性和重现性,且操作简单、速度快、价格低廉,非常适用于实际样品中H₂O₂含量的测定.     

示波极谱滴定的研究(ⅩⅠⅩ)——利用氨羧络合剂自身的切口示波极谱络合滴定法

本文提出利用氨羧络合剂自身的切口来指示滴定终点,对那些示波图上无切口或者切口迟顿难以直接滴定的金属进行直接滴定,为CO、Ni、Mn、Ca、Mg、Sr及稀土离子的简便滴定方法.     

Electrochemical biosensors for detection of point mutation based on surface ligation reaction and oligonucleotides modified gold nanoparticles

An electrochemical method for point mutation detection based on surface ligation reaction and oligonucleotides (ODNs) modified gold nanoparticles (AuNPs) was demonstrated. Point mutation identification was achieved using Escherichia coli DNA ligase. This system for point mutation detection relied on a sandwich assay comprising capture ODN immobilized on Au electrodes, target ODN and ligation ODN. Because of the sequence-specific surface reactions of E. coli DNA ligase, the ligation ODN covalently linked to the capture ODN only in the presence of a perfectly complementary target ODN. The presence of ligation products on Au electrode was detected using chronocoulometry through hybridization with reporter ODN modified AuNPs. The use of AuNPs improved the sensitivity of chronocoulometry in this approach, a detection limit of 0.9 pM complementary ODN was obtained. For single base mismatched ODN (smODN), a negligible signal was observed. Even if the concentration ratio of complementary ODN to smODN was decreased to 1:1000, a detectable signal was observed. This work may provide a specific, sensitive and cost-efficient approach for point mutant detection.