[發明專利]一種石墨烯/DNA有序自組裝結構的制備方法

有效

• 申請號: 201610159601.6
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN107215860B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 錢偉;趙勝民
• 申請（專利權）人: 綠琪（北京）生物科技有限公司
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種石墨烯/DNA有序自組裝結構的制備方法，該方法包括如下步驟：（1）將負載有石墨烯的硅片用聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液浸泡修飾；（2）用單鏈DNA溶液浸泡修飾，即在石墨烯表面形成DNA有序自組裝結構。本發明提供了一種通用性強、功能化的石墨烯/DNA有序自組裝結構，以代替現有技術中剛性襯底上的常規自組裝結構，有效地擴展了DNA有序自組裝結構在生化檢測、科學研究等等諸多領域的應用。

技術領域

本發明涉及石墨烯復合材料領域，具體涉及一種石墨烯/DNA有序自組裝結構及其制備方法。

背景技術

石墨烯具有二維晶格結構，平面中的碳原子以sp2 雜化軌道相連組成六邊形晶格結構。由于其獨特的物理性質，石墨烯被認為在靈敏電學檢測化學或生物分子方面有巨大前景。

在探索基于石墨烯的靈敏檢測器之前，首先要找到切實可行的、能夠對石墨烯表面進行功能化的改性方法。有報道（Mohanty, N.; Berry, V. Nano Lett. 2008, 8,4469–4476.）將胺基結尾的單鏈DNA通過共價鍵結合到石墨烯氧化物上。但其選用的不是石墨烯，而是石墨烯氧化物，且其未能實現表面DNA的有序組裝。另外，有報道（Graphene-DNAhybrids: self-assembly and electrochemical detection performance）將DNA跟石墨烯混合以制備石墨烯水溶液。其利用DNA和石墨烯之間強的相互作用，使能溶于水的DNA幫助石墨烯溶解在水中。而如何實現DNA等生物分子在石墨烯表面的有序組裝，迄今未有報道。

本領域需要開發一種能夠在石墨烯表面有序組裝生物分子的方法，不僅使石墨烯片層的完整性不被破壞，也可以在石墨烯表面有序組裝生物分子。

發明內容

本發明的目的在于，以石墨烯為載體，提供一種通用性強、功能化的石墨烯/DNA有序自組裝結構，以代替現有技術中剛性襯底上的常規自組裝結構，有效地擴展了DNA有序自組裝結構在生化檢測、科學研究等等諸多領域的應用。

首先，本發明提供了一種石墨烯/DNA有序自組裝結構的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）將負載有石墨烯的硅片用聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液浸泡一定時間，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干；

（2）用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的溶劑為0.01M-0.1M的PBS緩沖液的單鏈DNA溶液浸泡，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干，即在石墨烯表面形成DNA有序自組裝結構。

具體地，所述負載有石墨烯的硅片采用微機械力剝離法將石墨烯剝離到硅片上。

為除去表面殘留，所述負載有石墨烯的硅片在350℃-600℃真空度為1.0×10^-6Pa-1.0×10^-4Pa下進行真空退火2-5h，以除去硅片上殘留的殘膠。

所采用的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為0.01M-0.1M。聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液重均分子量為20000-50000、濃度為0.1 mg/ml-2mg/ml。

兼顧效率與穩定性，步驟(1)中浸泡時間為0.5h-2h。步驟（2）中浸泡時間為6h-24h。

具體的，所述單鏈DNA序列為AAAAATTTTT。當然不限于該具體的DNA，現有技術中所涉及的能夠有序自組裝的DNA序列均可依照本發明的設計思路在石墨烯表面進行自組裝。

本發明相比于現有技術具有如下技術優勢：

（1）創造性的引入了石墨烯作為DNA自組裝的基底，不同于以往的硅、二氧化硅、云母、石英等等硬質材料，石墨烯以其獨特的單層結構，實現了柔性基底的效果；