[發明專利]碳納米管－DNA復合物修飾的玻炭電極及制備方法和應用

有效

• 申請號: 200810053017.8
• 申請日: 2008-05-07
• 公開（公告）號: CN101271079A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 楊全紅;向東亞;王琪
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/36
• 分類號: G01N27/36;G01N27/327
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及一種碳納米管-DNA復合物修飾的玻炭電極及其制備方法和應用，屬于碳納米管-DNA復合物的應用技術。

背景技術

過氧化氫是許多生化反應的產物或中間產物，與許多生物過程有關，通過測定過氧化氫，可以間接測定許多底物或酶的含量。同時過氧化氫也是一種重要的化工產品，廣泛應用于紡織、造紙、化工、電子、輕工、污水處理等工業。傳統的過氧化氫檢測技術如：色譜法、比色法、滴定法、紫外-可見光譜法、化學發光法等，總的來說都比較耗時，易受干擾物影響，且難以自動檢測。如何連續自動地測定過氧化氫濃度，特別是對生物化學過程中動態生成的低濃度過氧化氫高效精確測定，無論在技術上還是經濟上都相當重要。

近些年以來，在電化學技術的基礎上，酶電極傳感器由于其選擇性和高靈敏性被廣泛用于過氧化氫的測定，這些傳感器大多使用辣根過氧化物酶(HRP)作為生物催化劑，這種氧化酶對過氧化氫具有專一性和催化活性。但這種辣根過氧化物酶價格昂貴，缺乏一種簡單有效的固定酶的方法，而且酶的活性容易受到外界條件的影響。很多材料如Nafion膜，環糊精等被用來在電極上固定酶，但這種材料可能會阻礙電子轉移和酶的生物活性，該方法比較昂貴，測量結果不是很穩定，經常在醫療事故中造成延誤。

無機材料修飾電極價格便宜，而且具有穩定性的優點，用于檢測過氧化氫濃度的在線檢測技術越來越受到關注，一些無機物質(如鐵氰化物，鈣鈦礦型氧化物，Cu(II)絡合物)用來制備過氧化氫傳感器，但其檢測效果不是很理想。碳納米管是獨特的一維量子線并具有極高的表面-體積比，其電學性能對分子吸附非常敏感，由于優良的性質而被廣泛應用于生物傳感器的研究。揚州大學李麗花、胡效亞等利用電化學方法在多壁碳納米管修飾的玻炭電極表面聚合一層普魯士藍(PB)，制備出一種新型的過氧化氫傳感器；華南理工大學王紅娟直接利用含有多壁碳納米管的Nafion分散液直接構建出多壁碳納米管修飾電極。但多壁碳納米管的導電性比較差，在電極表面不易分散，比表面積比較小，限制了檢測效率。近年來，Zheng等發現DNA與碳納米管在普通水溶劑中有很強的相互作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳納米管-DNA復合物修飾的玻炭電極及其制備方法和應用，該碳納米管-DNA復合物修飾的玻炭電極結構、制備過程簡單，用于檢測過氧化氫含量具有精確度高和快捷的特點。

本發明是通過以下技術方案加以實現的，一種碳納米管-DNA復合物修飾的玻炭電極，該電極以玻炭電極為基體，其特征在于，在玻炭電極基體外面涂敷碳納米管-DNA復合物膜，碳納米管-DNA復合物膜的厚度為0.1-200微米，所述的碳納米管-DNA復合物膜，是由直徑為0.5-20納米的單壁的或多壁的碳納米管，與只含鳥嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)的單鏈DNA水溶液所形成的碳納米管-DNA復合物膜。

上述的只含有G和T的單鏈DNA水溶液，為G的序列數為10-80，T的序列數為10-80的單鏈DNA水溶液。

上述的碳納米管-DNA修飾的玻炭電極的制備方法，其特征在于包括以下過程：

(1)將直徑0.5-20納米的單壁的或多壁的碳納米管，按碳納米管的質量mg，與質量濃度為0.1-10.0mg/mL的僅含有G和T兩種堿基的單鏈DNA的水溶液的體積mL量之比為0.1∶5配制碳納米管-DNA混合液，然后碳納米管-DNA混合液在冰水浴中以功率10-200W超聲破碎處理0.5-3.0小時后，繼而以轉速為10000-20000r/min離心分離0.5-3小時，去除沉淀物，制得碳納米管-DNA溶液；

(2)將碳納米管-DNA溶液在液氮溫度下冷凍干燥，然后在冷凍狀態下，將碳納米管溶液放入旋轉蒸發儀，干燥10-48小時，得到粉狀的碳納米管-DNA復合物，加入乙醇中超聲分散，得到在乙醇中分散的碳納米管-DNA復合物；

(3)將直徑為3-10mm的玻炭電極先后用粒徑0.1μm、0.05μm的Al₂O₃粉體磨光至鏡面，在乙醇中超聲清洗10分鐘后晾干。用微量移液器抽取5-20μL的乙醇中分散的碳納米管-DNA復合物溶液滴加到玻炭電極表面并覆蓋反應區，置于真空干燥箱內，在50℃下烘干2小時，再重復進行滴加和烘干操作2-10次，然后將電極置于4℃的冰箱存放24小時，制得碳納米管-DNA修飾的玻炭電極。

上述的只含有G和T的單鏈DNA水溶液，為G的序列數為10-80，T的序列數為10-80的單鏈DNA水溶液。

上述的碳納米管-DNA修飾的玻炭電極應用于檢測過氧化氫溶液的濃度。