基于碳納米管和金屬離子-DNA堿基相互作用的電化學(xué)傳感器研究.pdf

1、對(duì)生命體而言，金屬離子的存在有它的必要性，但有時(shí)候也有一定的毒害作用，因此研究金屬離子對(duì)DNA的影響具有很重要的意義。其中在環(huán)境和生化分析中，重金屬離子-核苷堿基的相互作用是一個(gè)很重要的研究方面。另一方面，碳納米管(CNTs)自從1991被發(fā)現(xiàn)以來，其特有的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)和化學(xué)性能使它在材料學(xué)、物理和化學(xué)等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景，是21世紀(jì)最有前途的納米材料之一。將碳納米管用于電極修飾構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)

2、之一。此外通過摻雜其他原子可以改變碳納米管的物化性質(zhì)。其中摻硼(B)原子的碳納米管能使碳納米管表面的邊緣位點(diǎn)和缺陷位上的富氧基團(tuán)增多，從而增加其表面的反應(yīng)活性點(diǎn)，提高它的電催化能力?；谝陨纤?，本論文開展了以下研究工作：
　　 (1)開發(fā)了一種新的基于銀離子(Ag+)與鳥嘌呤(G)相互作用來間接檢測(cè)Ag+的電化學(xué)分析新方法。Ag+與鳥嘌呤結(jié)合的位點(diǎn)N7恰好是鳥嘌呤電催化氧化的一個(gè)重要位點(diǎn)，故Ag+的存在可能會(huì)影響鳥嘌呤氧化中間

3、產(chǎn)物的形成，進(jìn)而影響它的電催化氧化活性。為了提高此傳感器的靈敏性我們構(gòu)建了碳納米管修飾的玻碳電極(CNTs/GC)。該傳感器對(duì)Ag+的檢測(cè)具有檢測(cè)區(qū)間較寬(100 nM～2.5μM)，檢測(cè)限低(30 nM，S/N=3)，選擇性高，穩(wěn)定性好，操作簡(jiǎn)單，成本低，無樣品預(yù)處理等特性。并成功地將其用于實(shí)際水樣的檢測(cè)。
　　 (2)基于前面開發(fā)的Ag+-G電化學(xué)傳感器，利用半胱氨酸(Cys)上巰基(-SH)與Ag+之間較強(qiáng)的結(jié)合能力，使C

4、ys能與鳥嘌呤競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合Ag+，通過鳥嘌呤電催化氧化信號(hào)的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)半胱氨酸的檢測(cè)，獲得了比較滿意的結(jié)果。該傳感器避免了傳統(tǒng)電化學(xué)方法中半胱氨酸本身過高氧化電位帶來的不利影響，用于檢測(cè)半胱氨酸的檢測(cè)限可達(dá)12 nM(S/N=3)。并具有檢測(cè)時(shí)間短，選擇性良好等特點(diǎn)。
　　 (3)基于殼聚糖(CS)和摻硼碳納米管(BCNTs)復(fù)合物修飾的玻碳電極(CS-BCNTs/GC)構(gòu)建了一個(gè)新的亞硝酸離子(NO2-)電化學(xué)傳感器。BCNT

5、s能有效的促進(jìn)NO2-和電極之間的電子轉(zhuǎn)移，同時(shí)殼聚糖上的氨基(-NH2)在酸性條件下會(huì)轉(zhuǎn)化為NH3+，通過靜電作用將更多的NO2-吸附在電極表面，有利于NO2-的電催化。因此與裸的、殼聚糖修飾的以及殼聚糖和碳納米管復(fù)合物(CS-CNTs)修飾的玻碳電極相比，CS-BCNTs/GC電極對(duì)NO2-具有更好的電催化性能。與其它碳納米管修飾的傳統(tǒng)電極相比，此傳感器對(duì)NO2-的檢測(cè)具有寬響應(yīng)范圍(0.4μM～1 mM)，低檢測(cè)限(0.2μM，S