[發明專利]一種基于電還原氧化石墨烯和納米金修飾電極的DNA傳感器的制備及應用方法

有效

• 申請號: 201610218379.2
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105758918B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 李光九;鄭雯;劉俐華;王秀麗;陳瑋;王文成;孫偉
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 于躍

本發明公開了一種利用電化學方法制備納米金和部分還原氧化石墨烯(p?RGO)修飾的離子液體碳糊電極(CILE)，以此為平臺構建了一種新的電化學DNA傳感器，并將其成功應用于李斯特氏菌特征基因序列檢測的方法。使用1?己基吡啶六氟磷酸鹽作為修飾劑制得基體電極CILE，在表面電沉積納米金顆粒后通過控制電化學還原條件來制備p?RGO，利用p?RGO表面剩余的羧基，將氨基修飾的探針ssDNA通過酰胺鍵共價鍵合法固定在電極表面構成ssDNA/p?RGO/AuNPs/CILE。與目標序列雜交后以亞甲基藍(MB)為指示劑來檢測雜交反應的進行，使用差分脈沖伏安法(DPV)對李斯特氏菌特征基因片段進行了檢測。

技術領域

本發明涉及一種新型納米復合材料修飾電極的電化學DNA傳感器的制備及應用的方法

背景技術

脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid，DNA)是遺傳信息的載體，具有傳遞和儲存信息的功能。DNA存在于任何生物體、病毒、病原菌內，對于檢測和診斷各種疾病有著重要的意義。由于DNA在醫學診斷、環境監測、法醫鑒定及食品衛生檢驗等方面具有重要的作用，因此如何快速準確的檢測特定DNA序列具有重要的意義。電化學DNA傳感器具有一系列的優點如檢測快速、簡單、靈敏，選擇性高，操作簡單，成本低等，在很多領域都有著廣泛的應用前景。

電化學DNA傳感器是以電極作為換能器，在一定的條件下將單鏈DNA探針(probessDNA)通過一定的方法固定在工作電極表面，在適宜的條件(如溫度、酸度、離子強度等)下，利用DNA鏈之間的堿基互補配對原理作用，與溶液中的互補ssDNA序列進行雜交形成雙鏈DNA(dsDNA)，然后利用電化學方法來檢測雜交前后的電化學信號的變化，達到對特定目標基因序列的定性檢測，同時利用電化學信號與目標ssDNA的濃度之間存在的線性關系，可以實現對特定DNA序列的定量檢測。電化學ssDNA傳感器制備的主要步驟如下：(1)將探針ssDNA固定在電極表面；(2)與目標ssDNA序列進行雜交；(3)雜交反應的指示；(4)雜交信號的電化學檢測。其中最為關鍵的是探針ssDNA的固定和雜交反應的電化學檢測，探針ssDNA在電極表面的固定量和雜交反應的檢測方法會影響電化學傳感器的靈敏度。

碳糊電極是利用導電性的石墨粉與憎水性的粘合劑混制成糊狀物，然后填充在電極管中而制成的一類碳電極。它具有制備簡單、價格便宜、選擇性好、靈敏度高、電位適用范圍寬及表面易于更新等優點，室溫離子液體是指在室溫及鄰近溫度下完全由陰陽離子組成的液體物質，它具有電化學窗口寬、導電率高、熱穩定性和化學穩定性好等優點。離子液體可以作為粘合劑與石墨粉混合制備離子液體修飾碳糊電極(CILE)，離子液體的存在能夠有效地改變電極的性能，既可以增加碳糊電極的穩定性，又可以增加導電效率。

金納米粒子由于具有生物相容性好、合成簡單、導電性好及穩定性好等優點被廣泛應用于電化學DNA傳感器。修飾在電極表面的納米金可以提高電極的有效面積、加快電化學催化過程中的電子傳遞以及提高電化學DNA傳感器中探針ssDNA的固定量。

石墨烯(graphene，GR)是以sp²雜化連接的單層二維納米晶體，具有電化學窗口寬、穩定性高、比表面積大、電催化活性高、導電性優良等特點，已被廣泛應用于電化學傳感器領域，其大的比表面還能夠負載更多的生物分子。石墨烯的制備方法主要有物理方法，機械剝離法，化學氣相沉積法，熱膨脹剝離法，電化學法，氧化還原法等，其中電化學還原氧化石墨烯法具有簡單、高效、可控、低成本和無污染等優點。

部分電化學還原氧化石墨烯(partial reduction graphene oxide，p-RGO)是通過控制電化學還原條件來還原氧化石墨烯(GO)表面的含氧基團，能夠在一定程度上恢復GR的sp²雜化結構，增大GO的導電性，同時利用部分還原GO后表面剩余的含氧基團可作進一步修飾或應用。