DNA修饰电极的研究(Ⅸ)--DNA探针在金基底上的固定、表征及其表面分子杂交

采用疏基化合的自组装／共价键合反应的逐层固定方法将双链DNA固定到金表面得到DNA修饰电极,并对该电极表面进行了电化学和X射线光电子能谱表征。研究了电极表面固定化DNA的表面分子杂交。对开发电化学基因诊断芯片和基因传感器具有一定意义。     

含寡聚腺嘌呤序列DNA探针在金纳米粒子上的固定及杂交性能

利用寡聚腺嘌呤序列(OAS)与金的强相互作用,在金纳米粒子(AuNPs)上固定不同密度DNA探针(DNAprobe),详细探究不同条件(OAS长度、AuNPs粒径、NaCl浓度等)下单链DNAprobe的固定效果,以及制备的纳米探针(Au-probe)与互补DNA目标分子(DNAtarget)的杂交性能.利用透射电子显微镜(TEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、激光粒度仪等对制备的AuNPs的形貌、粒径、表面DNAprobe固定及杂交性能等进行了研究.结果表明,随OAS碱基数量由10增加到30和50,Au-probe上固定的DNAprobe数量降低.对粒径为10.2和24.3 nm的AuNPs,杂交效果最佳的NaCl浓度分别为300和25 mmol/L.随着AuNPs粒径增大,AuNPs单位面积上的DNAprobe固定量及DNAtarget杂交量均呈下降趋势.     

铁蛋白在修饰金电极上的直接电化学研究

利用巯基丙酸单分子层修饰金电极,获得了铁蛋白的直接电化学,用SPR表征了电极组装过程,循环伏安法研究了这一电子转移过程。比较了静电吸附与键合和固定2种修饰方法的不同,发现利用键合固定的方法并不能像细胞色素c那样得到稳定的电化学信号,这可能是由于经过多圈扫描以后,铁蛋白的构象发生了变化。一个电位调制的关于铁的释放与获取机理被进一步证实。     

PAOAA修饰金电极固定过氧化氢酶的电化学研究

设计了一种基于金属离子螯合法固定蛋白质的新方法.首先电化学聚合苯胺(ANI)/邻氨基苯甲酸(OAA)得到在中性溶液中具有导电性的聚(苯胺-邻氨基苯甲酸)(PAOAA)共聚物膜,并对膜进行了SEM、EDS表征.随后膜负载Cu2+,Cu2+作为螯合离子通过配位作用固定过氧化氢酶(Cat).用EDS测量了铜的负载量为0.49%.脉冲伏安法(DPV)研究了Cat在金电极表面的固定过程,显示随着ANI/OAA在电极表面聚合成膜、Cat在修饰电极表面固定,电极在10mmol/LK3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6(Fe(CN)63-/4-)溶液中的扫描峰电流由裸电极的121μA依次降到92.6、71.8μA,表明电极表面修饰的PAOAA膜和固定的Cat阻碍了电荷的传递.电化学阻抗法(EIS)对固定过程中电极表面阻抗变化的研究也得到同样结论.用线性扫描伏安法(LSV)研究了固定到电极表面后Cat对H2O2的催化还原活性.最后以计时电流法(CA)作为检测手段,Cat修饰电极作为探针实现了对H2O2的定量检测,同时该电极显示出良好的重建性.     

基于胆碱修饰层为基底的纳米金固定过氧化物酶修饰电极的研究

玻碳电极上共价修饰上单分子层胆碱(Ch)可以显著提高电极的活性。本研究利用该电极上胆碱层带有的正电荷,牢固吸附带负电荷的纳米金溶胶,继而利用纳米金颗粒良好固载辣根过氧化物酶(HRP),制备出了基于HRP酶直接电化学的H2O2传感器。以阻抗谱、循环伏安等方法表征了修饰电极的性质。结果显示,该电化学传感器具有良好的催化活性,电活性HRP的表面浓度(Γ*)为1.2×10-9mol/cm2,米氏常数KMapp=1.55±0.11 mmol/L。该修饰电极在H2O2浓度1.2×10-6~3.2×10-3mol/L范围内有线性响应,检出限(S/N=3)为4.0×10-7mol/L。本修饰电极制备简单,选择性高,稳定性好,可以作为进一步构筑生物传感器的基础。     

以乙二胺为手臂分子制备的DNA修饰电极及其伏安性能

Carboxyl was formed on the surface of glassy carbon electrode(GCE) by electrochemical oxidation. Ethylenediamine(En) was used as the arm molecule to link carboxyl with dsDNA using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide hydrochloride (EDC) and N- hydroxysuccinimide (NHS) as the activators to prepare dsDNA modified electrode(dsDNA/En/GCE). It was shown that dsDNA couM be covalently immobilized on the surface of GCE. ssDNA modified electrode(ssDNA/En/GCE) was obtained via the thermal denaturation of dsDNA/En/GCE. The dsDNA/En/GCE and ssDNA/En/GCE were characterized by voltammetry with methylene blue(MB) as the indicator. The results indicated that the currents of the redox peaks of MB at ssDNA/En/GCE were larger than those at dsDNA/En/GCE, and the currents of the redox peaks at En/GCE were the smallest. The peak-currents of MB at the DNA modified electrode had good reproducibility after multi-denaturation and hybridization cycles.     

灿烂甲酚蓝在DNA修饰金电极上的电化学行为

利用自组装技术将巯基乙醇固定在金电极表面形成巯基乙醇自组装膜修饰金电极, 用乙基-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为偶联试剂, 分别将鲱鱼精单链DNA(ssDNA)和双链DNA(dsDNA)固定于金电极表面形成ssDNA和dsDNA 修饰电极. 考察了灿烂甲酚蓝(BCB)在不同DNA 修饰电极上的电化学行为,结果表明, BCB 在ssDNA 和dsDNA 修饰电极上的吸附常数分别为1.67×10^4和3.22×10^4 L·mol-1, BCB 与ssDNA 主要以静电作用结合, 而与dsDNA作用存在静电和嵌插两种模式. dsDNA 对BCB 具有更高的亲和力, 使BCB 可以作为一种有效的电化学杂交指示剂.     

血红蛋白在纳米金修饰电极上的电化学研究

氧化还原蛋白在电极上的直接电化学研究不但能获得有关蛋白质和酶的热力学和动力学性质等重要信息,为开发新型生物传感器和生物反应器提供理论指导,而且对了解它们在生命体内的电子转移机理和生理作用机制具有重要意义。血红蛋白(Hb)是以血红素为辅基的蛋白质,在生物体中的主要     

不同亲水性探针分子在金电极上硫醇自组装跨膜动力学研究

采用扫描电化学显微镜测定了不同亲水性氧化还原电对在硫醇修饰的金电极表面上的异相电子转移速率常数. 分别选择铁氰化钾[K3Fe(CN)6]和N,N,N',N'-四甲基-1,4苯二胺(TMPD)作为氧化还原探针,根据得到的反馈曲线拟合出异相电子转移速率常数. 比较这些速率常数可以看出, 修饰层对疏水性的TMPD分子显示出更好的穿透性. 通过一个简单的模型可以解释TMPD的穿透过程, 在TMPD电子隧穿的前后存在着单层膜和水溶液间的快速平衡, 而隧穿作为决速步骤, 其表观速率常数也比K3Fe(CN)6的大. 通过计算得到TMPD的隧穿因子β为1.2/CH2.     

抗坏血酸在纳米银DNA修饰电极上的电化学行为研究

利用电化学生长法制备了纳米银DNA修饰电极.在pH 4.1的磷酸盐(PBS)缓冲溶液中研究了抗坏血酸(AA)在该电极上的电化学行为,实验得到电荷传递系数α=0.41、扩散系数D=1.22×10-5 cm2 /s.建立了利用修饰电极催化作用快速测定抗坏血酸的方法,修饰电极对抗坏血酸的催化氧化峰与抗坏血酸的浓度分别在1.0×10-2～5.0×10-5 mol/L、5.0×10-6～5.0×10-8 mol/L范围内呈线性关系,检出限为1.0×10-9 mol/L.该方法快速、灵敏.     

功能化石墨烯固定酪氨酸酶修饰电极的制备、表征及其对对苯二酚的测定

酪氨酸酶通过乙二胺作为悬臂分子稳定地固定到功能化氧化石墨烯上,再将该杂化材料修饰玻碳电极表面制成新型生物传感器。酪氨酸酶固定在氧化石墨烯上的物理化学行为通过X射线光电子光谱和电化学阻抗进行表征,显示功能化氧化石墨烯可以促进固定酶的活性位点与修饰电极之间的电子传递。通过循环伏安法研究该电极的直接电化学和电催化行为,表明其电化学行为是一个直接的吸附控制氧化还原反应。在优化实验条件下,对苯二酚在3.0~200.0μmol/L浓度范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)达1.0μmol/L。该生物传感器显示了较好的重现性、稳定性及选择性,在实际水样检测中得到良好应用。     

邻氨基酚在硫堇分子自组装膜修饰金电极上的电化学行为及其测定

在 0 .0 5 mol/L p H4.2的 HAc- Na Ac- PHP(邻苯二甲酸氢钾 )缓冲溶液中 ,用硫堇分子自组装膜修饰金电极对邻氨基酚的电化学行为进行了初步研究。研究发现 ,邻氨基酚在 - 0 .1 V左右出现一可逆氧化还原峰 ,在 0 .38V( vs.SCE)左右产生一阳极峰。两峰均由邻氨基酚的氧化还原引起 ,较正处的阳极峰表现出吸附波的性质 ,该峰较灵敏 ,适于伏安测定。该峰的峰电流与邻氨基酚的浓度在 1 .0× 1 0 - 6 ～ 5 .0× 1 0 - 4mol/L范围内呈线性关系 (相关系数 r =0 .9991 )。该方法可用于邻氨基酚含量的测定     

巯基修饰单链DNA在纳米金薄膜电极上自组装、杂交和取向的电化学交流阻抗谱

利用电化学交流阻抗技术对SH-ssDNA在纳米金薄膜电极表面的自组装、杂交和取向进行了系统表征。 探讨了SH-ssDNA的组装时间、浓度和链长对其自组装的影响,自组装15 h时电荷传递电阻Rct最大,表面覆盖率最高;研究了SH-ssDNA的浓度、链长以及与互补DNA的杂交方式对杂交反应的影响。 结果发现,随着单链浓度的增加,杂交后R_ct的变化值逐渐降低,当SH-ssDNA为5 μmol/L时Rct值比杂交前增加了16%。 通过对阻抗谱数据模拟和分析,表明SH-ssDNA以垂直竖立取向在金电极表面形成均匀致密单分子层,杂交效率与SH-ssDNA的覆盖率密切相关。     

双螺旋DNA在银和金电极上的现场付立叶表面增强拉曼光谱

采用Ｎｄ－ＹＡＧ激发器作激光光源的付立叶拉曼系统，研究了双螺旋ＤＮＡｄ（ＡＧ）８．ｄ（ＣＴ）８在银和金电极表面上的现场表面增强拉曼散射效应。结果发现在银电极表面上，该双螺肇ＤＮＡ出现ＳＥＲＳ信号的时间效应依赖于电极电势的大小。但是，高质量的ＳＥＲＳ谱表面无论在银或金电极表面上，该双螺旋ＤＮＡ均发生部分变性，而且还观察到该ＤＮＡ分子的ＳＥＲＳ谱随电极电势的变化而变化的现象。     

无标记DNA在氨基改性导电聚吡咯表面的固定/杂交

通过吡咯(Py)与其衍生物——6-吡咯己胺(PyHA)的共聚物聚(吡咯-co-6-吡咯己胺)[poly(Py-co-PyHA)]的合成研究,并采用电化学循环伏安法来考察体系的电化学活性.在缓冲溶液中,由于探针DNA链上的负电荷与共聚物分子链上的正电荷之间存在强烈的静电吸引力,使得DNA能够固定在导电聚合物膜上.实验结果证明,目标DNA和聚吡咯薄膜之间不存在非特异性吸附,而能和探针DNA进行顺利杂交.此结果为以后研究更为敏感的DNA固定及导电聚合物敏感膜提供了实验基础.     

DNA在碳纳米管表面的固定、表征及损伤的电化学检测

将DNA通过PDDA [poly(dimethyldiallylammonium chloride)]固定在单壁碳纳米管(CNT)表面, 形成DNA-PDDA-CNT纳米复合体, 用AFM、UV-Vis、Raman光谱及交流阻抗对其进行了表征. 用伏安法研究了1-苯基偶氮-2-萘酚(PN)与固定在CNT表面的DNA的相互作用, 结果表明PN与DNA的作用方式为嵌入作用;并且, PN能用作电化学检测DNA化学损伤的探针分子. 本文电化学检测DNA损伤的优点在于PN的氧化还原式量电位E⁰'≈0.1 V (vs. SCE, pH 5.5), 能有效降低其它电活性物质对DNA损伤电化学检测的干扰.     

L-色氨酸在金纳米粒子修饰电极上的电化学行为及其分析研究

制备了金纳米粒子修饰玻碳电极(Au/GCE),用循环伏安法研究L-色氨酸(L-Trp)在修饰电极上的电化学行为,以及支持电解质、溶液p H、扫描速率等对L-Trp伏安响应的影响。实验表明:在p H=3.5的HAcNa Ac支持电解质中,L-Trp在Au/GCE上有一灵敏的氧化峰(Epa=0.93)。氧化峰电流与L-Trp浓度在5.0×10-7~1.0×10-4mol·L-1范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.9990,检出限1.6×10-7mol·L-1。测得L-Trp样品平均回收率为98%。     

布洛芬在石墨烯/DNA/纳米金修饰电极上的电化学行为及测定

利用石墨烯/DNA/纳米金(Gr/DNA/GNPs)修饰电极对布洛芬(IB)的电化学行为进行了研究。分别采用紫外-可见分光光度法和扫描电镜成像技术对Gr/DNA/GNPs复合材料进行了表征。比较了不同修饰电极的检测效果并考察了缓冲体系及修饰量等对测定的影响。实验结果表明,IB在Gr/DNA/GNPs复合材料修饰电极上的电化学信号较为明显,在0.1 mol·L-1PBS缓冲溶液(pH 6.8)中,IB于0.83 V处可观察到1个灵敏的氧化峰。在最佳实验条件下对IB进行检测,其线性范围为7.2×10-7~4.9×10-5mol·L-1,检出限为1.5×10-7mol·L-1。干扰实验和重复实验的结果表明,该修饰电极选择性及重现性良好。用于实际样品的检测,结果满意。     

DNA与表面活性剂相互作用研究(Ⅱ)--基于构象变化的分子水平研究

综述了DNA在稀溶液中与表面活性剂在分子水平上的相互作用的研究进展。介绍了DNA与表面活性剂的两阶段键合过程以及伴生的DNA由线圈向小球的构象变化及其理论解释。同时阐述了相关的对其微观构象变化的研究方法，如热变性实验、荧光光谱、荧光显微技术、动静态光散射等。对DNA与表面活性剂形成的复合物作为基因转染载体的前景及限制因素作了简要介绍。     

博莱霉素与DNA在镍离子注入修饰电极上的相互作用 及其应用

博莱霉素(BLM)在0.1mol/LHOAc-NaOAc缓冲溶液(pH4.62)中,在Ni/GCE离子注入修饰电极上有一灵敏的还原峰,峰电位为-1.16V(vs.SCE),峰电流与BLM浓度有关。用线性扫描和循环伏安法研究体系的行为表明,体系为具有加速作用的不可逆过程,是注入的Ni加速BLM的还原。引入DNA后,BLM的峰电位为-1.15V(vs.SCE),与未加入DNA前几乎完全一致;只使峰电流降低,形成一种非电活性的结合物,求得该结合物的结合比为BLM：DNA=3：1,结合常数为β=3.16×10^16,用线性扫描和循环伏安法,并辅以紫外可见光谱法等手段研究表明,电极过程仍为不可逆过程,与未加入DNA时一样。加入DNA后,BLM的峰电流降低,可用于DNA的测定,回收率在96.8～103.9%之间.