以石墨烯為信號增強媒介的過氧化氫和DNA電化學(xué)傳感器.pdf

1、石墨烯作為一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，在生物傳感應(yīng)用領(lǐng)域受到了人們的廣泛關(guān)注。本論文根據(jù)石墨烯或氧化石墨烯特殊的高比表面、高催化和多活性位點等性能，制備了一系列基于石墨烯或氧化石墨烯及其復(fù)合材料的修飾電極，并將修飾電極應(yīng)用于過氧化氫（H2O2）和寡聚核苷酸序列的電化學(xué)檢測，構(gòu)建了三種新型的電化學(xué)傳感器。主要包括以下三方面的內(nèi)容：
　?。?）采用共價固定法將氧化石墨烯（GO）固定于玻碳電極表面，隨后將電極循環(huán)浸泡 K4

2、[Fe(CN)6]和FeCl3溶液在氧化石墨烯表面上現(xiàn)場生成普魯士藍(lán)（PB），再直接電還原 GO得到還原態(tài)的氧化石墨烯（EGR），并覆蓋上穩(wěn)定的Nafion層，制備了電活性普魯士藍(lán)-石墨烯修飾電極（Nafion/PB/EGR/GCE）。在酸性介質(zhì)中采用循環(huán)伏安法和電流-時間法研究了修飾電極對H2O2電催化性能。結(jié)果顯示，在最佳電位條件下，Nafion/PB/EGR/GCE對過氧化氫具有良好的電催化性能，催化電流與過氧化氫濃度在5.0×1

3、0-6mol/L~1.0×10-3mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢出限達(dá)2.0×10-6mol/L(S/N=3)。選擇性實驗表明抗壞血酸（AA）、多巴胺（DA）、檸檬酸和葡萄糖等共存物對傳感器響應(yīng)不存在干擾，顯示出良好的選擇性。
　　（2）通過現(xiàn)場還原吸附在DNA修飾電極上的GO構(gòu)建了一種新型的阻抗型DNA電化學(xué)傳感器。首先將末端修飾有巰基的探針 DNA（S1）固定在金電極表面，再通過GO與單鏈DNA堿基之間的π-π堆積作用，

4、將GO材料吸附在S1上，最后，用硼氫化鈉化學(xué)還原GO得到了具有優(yōu)良導(dǎo)電性的還原態(tài)氧化石墨烯（rGO），使電極表面的電化學(xué)阻抗值大大減小，從而降低了傳感器的背景響應(yīng)。當(dāng)傳感器與目標(biāo)鏈雜交形成穩(wěn)定的雙螺旋DNA，導(dǎo)致rGO從電極表面脫落，從而阻抗增大。雜交實驗表明該傳感器用于目標(biāo)DNA的定量檢測，阻抗變化值與目標(biāo)DNA濃度在1.0×10-15mol/L~1.0×10-9 mol/L范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，檢測限為2.9×10-16 mol/

5、L。選擇性實驗表明該傳感器能有效識別互補序列、單堿基錯配、三堿基錯配和非互補序列，顯示出良好的選擇性。
　?。?）利用自組裝技術(shù)將帶有巰基的探針DNA固定在裸金電極表面，然后將氧化石墨烯自組裝于DNA修飾界面，進(jìn)一步在氧化石墨烯表面以對苯二酚為還原劑現(xiàn)場生成電活性納米銀，制備了一種基于氧化石墨烯-納米銀復(fù)合材料為電化學(xué)信號探針的DNA傳感器。采用掃描電鏡（SEM）對傳感器構(gòu)建過程中的電極表面形貌進(jìn)行了表征。以[Fe(CN)6]3-

6、/4-為探針，采用 CV和EIS考察了傳感器的層層組裝過程。當(dāng)傳感器與目標(biāo)DNA雜交形成雙鏈 DNA后，氧化石墨烯-納米銀復(fù)合物從電極表面脫落，造成傳感器信號衰減。采用差分脈沖伏安法（DPV）考察了傳感器對目標(biāo)DNA的分析性能，結(jié)果表明電極的峰電流與互補序列濃度在1.0×10-14mol/L~1.0×10-8mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢測限達(dá)5.6×10-15 mol/L，選擇性實驗表明傳感器對互補序列、單堿基錯配、三堿基錯配和