基于DNA-Ni修饰电极检测抗生素药物的电化学传感器的研究

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抗生素药物滥用不仅对环境造成严重后果,也会影响人类的健康,因此开发快速、灵敏检测抗生素药物的方法十分必要。本文以双链DNA为识别元件,以DNA-Ni复合物固定的DNA/壳聚糖(CTS)聚合离子膜为敏感元件构建间接型抗生素药物电化学传感器,并以此研究基于纳米材料和底物催化的信号放大作用。本研究首先通过滴涂法构建DNA-Ni/CTS/玻碳电极(GCE)。利用扫描电子显微镜、能谱和电化学对电极表征结果表明:DNA-Ni/CTS膜成功固定在电极表面,电极在0.1 M Na OH中0.4-0.6 V之间扫描出现稳定、明显的氧化还原峰,电子速率常数为0.52 s-1,DNA-Ni在电极表面表现良好的电化学活性。研究了各种因素(膜组分浓度,电解质溶液浓度及种类)对电极电化学活性的影响,实验条件下:Ni Cl2·6H2O为3 m M,DNA为1 mg/m L,CTS为0.5 mg/m L;在0.1 M Na OH和p H=12.13 Na2HPO4-Na OH缓冲溶液中表现较好的电化学活性。其次,研究了与DNA结合的抗生素药物对电极电化学活性的影响。循环伏安检测结果表明,模板药物喹吖因二盐酸盐(QC)的存在对电极电化学活性有抑制作用,且随QC浓度增加,电极氧化还原峰电流逐渐减小。研究了不同因素(反应时间,Na OH浓度,膜组分浓度)对QC响应的影响,得最佳条件:反应时间70 s;0.1 M Na OH;Ni Cl2·6H2O为3 m M,DNA为1 mg/m L,CTS为0.5 mg/m L。研究了不同种类DNA和金属离子(Ni2+,Fe2+,Zn2+和Cu2+)对QC响应的影响,得到修饰鲑鱼精DNA和Ni2+时电极对QC响应最明显。在此基础上构建基于DNA-Ni/CTS/GCE的间接型抗生素药物电化学传感器,实验条件下传感器对不同种类抗生素药物的响应:检测限-QC:0.47μM、EB:0.43μM、AN:0.05μM;敏感度-QC:3.389μA/m M、EB:1.3537μA/m M、AN:1.4688μA/m M,同时传感器显示出较好稳定性、重现性和抗干扰性。最后,对抗生素药物检测信号放大进行了研究。将纳米材料[高/低密度碳纳米管(KF/KC),石墨烯,Fe3O4纳米颗粒]分别固定在电极表面,扫描电子显微镜、能谱和电化学结果表明纳米材料/DNA-Ni/CTS膜成功固定在电极表面。四种修饰电极对QC响应都有放大作用,其中KF修饰电极对QC响应的敏感度最大。考察了不同膜组分固定量对QC响应的影响,最佳固定量条件下,KF修饰电极对QC敏感度增大了8.87倍。电极同时具有较好的抗干扰性。研究还考察了基于底物(2-氨基乙硫醇)催化的信号放大机制。电化学实验表明DNA-Ni/CTS/GCE对2-氨基乙硫醇有典型的催化效果,空气饱和条件下检测QC敏感度增大了9.54倍,且具有抗干扰能力。
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