基于切刻内切酶信号放大的电致化学发光DNA生物传感器的研究

利用切刻内切酶的酶切作用实现信号放大,结合量子点高效的电化学发光性能,构建了一种新型电化学发光DNA生物传感器.将捕获探针DNA(c-DNA)通过自组装的方式固定到金电极表面,后与目标DNA(t-DNA)互补杂交形成双链DNA,利用切刻内切酶Nt.BstNBI特异性识别双链上的酶切位点(5'-GAGTC-3'),然后在c-DNA相应的切割位点(识别序列3'端后的4个碱基处)对其进行剪切,释放出目标链,参与下一轮的杂交及酶切,通过目标物的循环利用,实现信号放大.利用N-羟基琥珀酰亚胺(N HS)和1-乙基-3-3-二甲基氨丙基碳化二亚胺(EDC)活化羧基化CdTe量子点表面的羧基,与电极表面残留的c-DNA末端的氨基共价交联,通过测定捕获的量子点的电化学发光信号对目标DNA进行检测.优化后的检测条件为:c-DNA浓度1 μmol/L,杂交时间60 min,Nt.BstNBI浓度0.5 U/μL,酶切反应时间4h.在优化条件下,目标DNA浓度在2.0×10-13～2.0×10-11 mol/L范围内,其对数与电化学发光强度呈线性关系,检出限为7.3×10-14 mol/L.人体血样加标回收率为96.4％～108.0％.     

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.     

基于β-环糊精主客体识别作用的均相DNA杂交电化学生物分子识别研究

基于β-环糊精(β-CD)和间甲基苯甲酸(mTA)的主客体识别,建立了均相DNA杂交电化学生物传感技术。将主体分子β-CD通过电化学聚合的方法固定在氮乙酰基苯胺修饰的玻碳电极表面,同时将mTA通过酸胺缩合反应标记在探针DNA序列上,与目标DNA在溶液均相中杂交之后,用修饰好的电极对探针DNA上的mTA进行主客体识别。以两种嵌入剂作为电化学指示剂——亚甲基蓝(MB)和道诺霉素(DNM),证实了方法的可行性。MB的电化学信号与完全互补DNA浓度在2.0×10"12～2.0×10"10mol/L之间呈良好线性关系,检出限为7.6×10"13mol/L;DNM的电化学响应与完全互补DNA浓度在1.0×10"12～1.0×10"9mol/L之间呈良好线性关系,检出限可达6.0×10"13mol/L,并表现出良好的重现性和稳定性。     

微囊藻属DNA电化学传感器的研制

利用自组装法将巯基修饰的DNA探针与6-巯基-1-己醇(MCH)固定到金电极表面,制备了微囊藻属特定DNA传感器,将该传感器与完全互补的微囊藻DNA序列、完全不互补序列,以及单碱基错配序列进行杂交,以Hoechst 33258为杂交指示剂,应用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了该传感器对目标DNA的电化学检测行为.研究表明,当与完全互补DNA杂交后,Hoechst 33258氧化信号有明显的增强.实验对自组装时间、MCH浸泡时间及杂交液离子浓度进行了优化.结果表明,当自组装时间为90 min,MCH浸泡时间为1 h,杂交溶液中NaCl浓度为0.3 mol/L时,电化学信号最好.目标DNA的氧化峰电流值与其浓度在1×10~(-8) ～1×10~(-6) mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为8.1×10~(-9) mol/L.     

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.     

多巴胺-Al(Ⅲ)配合物DNA相互作用的电化学和光谱学研究

用电化学和光谱学方法研究了Al(Ⅲ)与DA配合物的形成,测定了配合物的配比和配位常数。在pH4.4,7.0,8.5条件下,Al(Ⅲ)与DA的配比分别为1∶1,1∶2,1∶3;DA与Al(Ⅲ)的配位数分别为2.29×1011,1.13×1011,3.17×1011L2/mol2。分别用电化学和光谱法研究了Al(Ⅲ)和DA配合物与DNA的相互作用,确定了作用方式为嵌入式,并测定了配合物与DNA的结合数和结合常数,结合数m=2,结合常数β=1.78×108,表明配合物与DNA发生了较强的相互作用。同时利用Al(Ⅲ)和DA配合物与DNA相互作用后能使体系的氧化峰电流减小,并且体系的氧化峰电流的降低与DNA的浓度成线性关系,其线性方程△Ⅰ(μA)=12.0053cDNA(10-3mol/L) 0.8962,相关系数r=0.9976,以此为基础上提出了DNA的电化学测定方法。     

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.     

盐酸阿霉素与人端粒DNA相互作用的电化学研究

建立了石墨烯修饰玻碳电极上研究盐酸阿霉素(DOX)与人端粒DNA相互作用的电化学方法。实验发现,在p H 6.0 PBS缓冲溶液中,DOX在-0.585 V和-0.638 V处有1对氧化还原峰,氧化峰电流与DOX的浓度在0.03~0.8μmol/L和0.8~10μmol/L范围内分段呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.01μmol/L。对0.5μmol/L的DOX进行11次平行测定,相对标准偏差为3.5%。将不同浓度的人端粒DNA加入DOX,DOX的氧化峰电流明显降低,且紫外光谱有蓝移增色效应,表明二者发生了相互作用,结合比为1∶1,结合常数为1.11×103L/mol。     

甲巯咪唑的电化学行为及其与DNA相互作用的研究

建立了多壁碳纳米管修饰玻碳电极(MWNTs/GCE)测定甲巯咪唑(TMZ)的电化学分析新方法,研究了TMZ与DNA的相互作用,探讨了TMZ与DNA相互作用的机理。实验发现TMZ在pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液中于0.29V处有一氧化峰,其峰电流与TMZ的浓度在3.0~100μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为1.0μmol/L。对30.0μmol/L的TMZ进行11次平行测定,其相对标准偏差(RSD)为3.3%。当不同浓度的鲱鱼精DNA加入TMZ溶液后,其氧化峰电流降低,表明两者发生了插入作用,形成了非电活性化合物。紫外光谱红移增色效应说明TMZ嵌插入DNA双链之间,二者结合比为1∶2,结合常数为9.93×106 L/mol。     

基于聚合酶辅助信号放大的电化学发光DNA传感器研究

构建一种新型基于聚合酶辅助电致化学发光DNA传感器,利用循环链置换聚合反应、辅助目标mRNA循环以及量子点的信号放大,实现超灵敏检测目标mRNA。将巯基修饰的发卡型捕获探针(Capture DNA,CP)通过Au-S键组装到Fe_3O_4@Au表面,并通过磁性组装到磁控玻碳电极上。目标mRNA存在时,目标mRNA打开发卡CP,与之杂交形成dsDNA;然后加入聚合酶、引物链(DNA1)及碱基,引物链开始扩增,将目标mRNA取代,释放的目标mRNA重新结合CP,引发下一轮扩增循环,使信号循环放大,最后加入TGACd Te量子点标记的DNA2,与打开后的CP末端序列通过碱基互补配对结合,进行电化学发光检测。在1×10~(-15)~1×10~(-11)mol/L范围内,目标mRNA浓度的对数与ECL信号呈良好的线性关系,检出限为3.4×10~(-16)mol/L。人体血清样加标回收率为97.2%~102.3%。本方法通过加入聚合酶使目标mRNA循环检测以及结合量子点标记的信号放大协同提高了检测的灵敏度。结果表明,此传感器具有良好的选择性、稳定性和重现性。     

一次性信号放大电化学阻抗RNA传感器研究

以自制的丝网印刷碳电极(SPCE)为基体电极,利用DNA四面体纳米探针和酶催化信号放大构建了一个一次性电化学阻抗型RNA传感器.固定在AuNPs修饰的SPCE表面的DNA四面体结构能确保DNA探针具有可控的密度和方向,结合辣根过氧化物酶(HRP)催化H_2O_2氧化4-氯-1-萘酚(CN)的反应,生成不溶物沉积在电极表面,有效地放大电化学阻抗信号,实现了miRNA的高灵敏阻抗测定.检测限可以低至1.0 pmol/L,阻抗值和miRNA-141浓度的对数在3.0～1 000 pmol/L之间具有良好的定量关系.     

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.     

基于纳米ZnO/壳聚糖复合膜DNA电化学传感器用于HIV基因的免标记检测

以室温固相合成法制备纳米ZnO,通过壳聚糖(CHIT)的成膜效应将纳米ZnO固定在玻碳电极(GCE)表面,制得的ZnO/CHIT/GCE电极成为DNA固定和杂交的良好平台。DNA的固定和杂交通过电化学交流阻抗进行表征。以电化学交流阻抗免标记法检测目标DNA,固定于电极表面的DNA探针与目标DNA杂交后使电极表面的电子传递电阻增大,以此作为检测信号可以高灵敏度地测定目标DNA。电化学阻抗谱检测人类免疫缺陷病毒(HIV)基因片段的线性范围为2.0×10-11~2.0×10-6mol/L,检出限为2.0×10-12mol/L。     

基于不同电化学探针检测乳腺癌基因片段电化学传感器的研究

构建了以3种不同电活性物质(铁氰化钾平衡电对、亚甲基蓝和六氨合钌)为电化学信号探针,检测乳腺癌基因片段(乳腺癌DNA)的电化学传感器。利用吸附作用将探针ss DNA固定于金纳米-多壁碳纳米管-Nafion复合纳米材料修饰金电极表面,制备了DNA电化学传感器。采用循环伏安法、电化学阻抗法和微分脉冲伏安法,对DNA电化学传感器进行表征和定量分析。实验结果表明,在5 mmol/L K3[Fe(CN)6]-5mmol/L K4[Fe(CN)6]平衡电对电化学探针检测液中,乳腺癌DNA的线性范围为0.1~500.0 nmol/L,其检出限(S/N=3)为0.03 nmol/L。以20μmol/L亚甲基蓝为电化学探针检测液时,乳腺癌DNA的线性范围为1.0~500.0 nmol/L,检出限为0.3 nmol/L。利用50μmol/L六氨合钌电化学探针检测时,乳腺癌DNA的线性范围为1.0~500.0 nmol/L,检出限为0.3 nmol/L。3种电化学探针中,利用铁氰化钾平衡电对探针检测乳腺癌DNA的检出限最低,线性范围最宽。该传感器可用于其他DNA的检测分析。     

基于石墨烯和蒽醌-2-磺酸钠的Pb2+核酸适体电化学传感器

构建了一种基于石墨烯(GR)-蒽醌化合物(AQMS)在核酸适体表面层层组装的Pb2+电化学传感器。将修饰有巯基的Pb2+核酸适体(apt)固定在金电极表面,然后利用GR与apt碱基之间的π-π作用,将GR吸附在apt修饰电极表面,并用于电活性分子AQMS的组装和电化学信号的放大。当目标分析物(Pb2+)存在时,Pb2+诱导apt转变为稳定的G-四联体结构,使得GR连同信号分子AQMS从电极表面脱落,电化学信号降低,从而实现对Pb2+的监测。结果表明,传感器对Pb2+具有很好的特异识别性,且Pb2+浓度在5.0×10!10~5.0×10!8mol/L的范围内,AQMS的峰电流变化值(ΔIpa)与Pb2+浓度对数(lgCPb2+)呈现良好的线性关系。根据3σ,计算得检出限达到6.0×10!11mol/L。     

基于铂薄膜电极的电化学型甲醛传感器

制做了液相体系中以铂薄膜电极作为工作电极的甲醛电化学传感器。利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对铂薄膜电极的物相和表面形貌进行表征。在外加电压为0.7 V,电解液H2SO4溶液浓度为0.1mol/L时,传感器的响应信号与甲醛浓度在0.561~18.71μmol/L之间呈现良好的线性关系,线性方程为Y=0.4085c+2.746(R2=0.9904),传感器对甲醛的响应时间(T 90)约为60 s。     

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.     

纳米金修饰的碳纤维超微电极在高浓度抗坏血酸体系中选择性测定多巴胺

将柠檬酸三钠与硼氢化钠还原氯金酸制备纳米金颗粒,采用一步恒电位沉积的方法在碳纤维超微电极上沉积纳米金颗粒,并对电极进行电化学表征。分别对100μmol/L DA、1mmol/L AA在该电极上修饰前后的电化学行为进行了研究,结果表明在浓度为1 mmol/L抗坏血酸共存下,DA的浓度(0. 1～10μmol/L)与氧化峰电流成正比,线性回归方程为Ip(μA)=200 c(μmol/L)+2×10~(-4),相关系数R~2=0. 9979,线性范围0. 1～10μmol/L,检出限为1. 28×10~(-2)μmol/L (S/N=3)。方法可用于较高浓度抗坏血酸共存下对多巴胺的选择性测定。     

改性纳米金富集-毛细管电泳电化学发光法测定水产品中4种氟喹诺酮类药物残留

建立了一种利用改性纳米金粒子富集与毛细管电泳-电化学发光(CE-ECL)法测定水产品中4种氟喹诺酮(环丙沙星、恩诺沙星、氧氟沙星、诺氟沙星)类药物残留的分析方法。实验考察了富集条件与CE分离条件,并基于增强Ru(bpy)23+电化学发光的原理,优化了ECL检测条件。结果表明,在最优条件下,经改性金纳米粒子富集后的4种分析物在0. 05～10. 0μmol/L浓度范围内,其峰高与浓度呈现良好的线性关系,检出限(S/N=3)可达0. 2μmol/L,4种目标物的富集倍数达104～127倍。该方法用于鳗鱼样品的分析,回收率为94. 5%～112%,相对标准偏差(RSD)均不大于6. 3%。     

基于G-四链体-血红素和链式放大反应的基因检测传感器的构建

该文以特殊设计的DNA序列为捕获探针,以G-四链体-血红素复合物作为信号分子,利用链式反应实现目标DNA的灵敏检测。在目标DNA存在时,捕获探针与目标DNA相互识别,同时目标DNA能与辅助探针发生连续的链式反应,从而在电极表面引入大量G-四链体结构。血红素存在下,G-四链体可与血红素结合形成具有很强电化学信号的G-四链体-血红素复合物。用差分脉冲伏安法(DPV)扫描得到的电化学信号与体系中的目标DNA浓度存在对应关系,从而实现对目标DNA的检测。在各组分浓度最适的情况下,电流响应值与目标DNA浓度在0.01～10 pmol/L内具有良好的线性关系,检出限可达8 fmol/L。该传感器灵敏度高、特异性好,具有良好的应用前景。