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本文主要研究多壁碳纳米管修饰电极的制备及其在DNA电化学生物传感器研究中的应用。为了让多壁碳纳米管能够通过Au-S键直立地生长在金电极表面,文中通过强酸氧化法(H2SO4:HNO33:1;98%,70%)将羧基化的多壁碳纳米管(1-5μm)切短成小短段(200~300 nm),然后用巯基乙胺来功能化短段多壁碳纳米管,进而将多壁碳纳米管修饰上巯基。通过柠檬酸钠还原法制备了粒径为16 nm的金纳米粒子。然后,利用自组装单分子膜法,将多壁碳纳米管、金纳米粒子和5’端修饰有巯基的HS-DNA片段固定在金电极表面,进而制备成了DNA探针电极,结合染料类指示剂2,6-二磺酸基蒽醌(AODS)构成DNA电化学传感器。在DNA探针的固定过程中,探讨了各层自组装单分子膜的成膜条件,实验结果表明,巯基化多壁碳纳米管室温下在金电极表面的最佳修饰时间为7小时,金纳米粒子的最佳固定时间3小时,当探针浓度为100ug/mL,4℃自组装12小时对DNA探针的固定较为有利。
利用制成的DNA电化学传感器对溶液中标准浓度的互补DNA进行定性和定量检测,在对标准互补DNA溶液的杂交检测过程中,探讨了杂交时间、杂交温度、指示剂的选择、吸附条件、电化学扫描条件等对DNA传感器杂交检测的影响。结果表明,AQDS是一种特异性较强的指示剂,能够将DNA片段上的碱基——胸腺嘧啶氧化,从而使得响应电流发生变化,有效区分互补与非互补序列。当杂交时间为60min,杂交温度为40℃,杂交底液中Na+浓度为0.3mol/L时,指示剂作用后的信号较好。实验结果表明,多壁碳纳米管在DNA探针体系中起到了放大响应信号,提高探针灵敏度的作用。利用DNA电化学传感器检测标准DNA样品,在4~12(×10-9 mol/L)浓度范围内,检测信号与互补DNA浓度成一次线性关系。考察了传感器的稳定性、特异性、寿命等基本性能。