基于核酸适体和碳纳米管电化学生物传感器的研究

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1、博fj学位论文摘要核酸适体，其识别分子的模式与蛋白类抗体类似，但与传统的蛋白质识别元件抗体相比，核酸适体具有很多优势。其在分析化学、基因调控、蛋白质组研究、疾病治疗与新药研发等方面具有广阔的应用前景。另一方面，碳纳米管以其独特的物理化学性能和一维纳米特性，在电化学生物传感中广泛应用；此外在纯碳纳米管中掺杂其他元素，可改变碳纳米管的晶体结构和电子结构，产生优于纯碳纳米管的物理化学性质，可望更好地应用于化学生物传感领域。基于以上情况，本论文开展一系列研究工作，具体如下：(1)开发了一种新型的信号放大放法．三级级联信号放大。核酸适体功能化

2、金纳米粒子(Apt．AuNPs)为第一级信号放大；被放大的Apt．AuNPs之间存在的空间位阻为第二级信号放大；十二烷基硫酸钠(SDS)稳定的Apt．AuNPs和氧化还原探针[Fe(CN)6】3’M。之间的静电排斥引起第三级信号放大。基于三级级联信号放大技术制备了一种超灵敏的核酸适体传感器。该传感器用于检测凝血酶，其检测的浓度范围为100fM到100nM，线性检测区间为0．05．35nM，凝血酶的最低可检测浓度为100M。该传感器具有优良的选择性和重现性。(2)基于核酸适体结构的易变性和金纳米粒子的信号放大功能，开发了一种高灵敏度的

3、双功能核酸适体传感器。该传感器能灵敏地平行检测溶菌酶和腺苷，其最低检测限分别是0．01pgmL以和O．02nM。由于两种核酸适体分别在两条不同的DNA链上，对核酸适体没有特殊的要求，该传感器的设计方案具有普适性。(3)基于碳纳米管(CNTS)和硫堇(Th)的协同效应，将辣根过氧化物酶(HRP)通过戊二醛(GA)交联作用固定在硫堇(Th)／CNTs修饰电极上，构造了一种新型酶电极(HRP／GA．Th／CNTs／GC)。CNTS静电吸附正电荷的Th，而Th不仅可以促进电极和酶的氧化还原活性中心之间的电子传递，而且能使CNTs氨基(一NH

4、2)功能化有利于HRP的固定。基于HRP／GA．Th／CNTs／GC电极的过氧化氢传感器具有较好的传感性能，如检测限低(0．3斗molL以)，响应时间短(一5s内)以及抗干扰能力强。(4)制备了新型纳米材料．掺硼碳纳米管(BCNTs)，且构建了BCNTs／玻碳(GC)电极。用电化学方法研究了葡萄糖氧化酶(GOD)在BCNTs／GC电极上的直接电化学行为。发现BCNTs有效地促进了GOD与电极之间的直接电子转移。基于BCNTs／GC电极的新型葡萄糖传感器具有灵敏高(111．57“AmMdcm也)，线性范围宽(O．05～0．3mM)，检

5、测下限低(O．0lmM，S小=3)，稳定基了二核酸适体和碳纳水管的电化学生物传感器研究性好和抗干扰能力强等特点。(5)研究了多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)在掺硼碳纳米管(BCNTS)修饰电极的电化学行为。与裸GC和CNTs／GC电极相比，BCNTs对DA和AA的氧化表现出更高的催化活性。此外，在BCNTS／GC电极上AA和DA的氧化峰能完全分离，从而实现了DA的选择性检测。该电极对DA的检测具有检测区间宽(2．0×10一～7．5×10巧M)，检测限较低(1．4nM，S／N=3)等特性。同时，评估了BCNTs／GC电极对人血浆中DA

6、的检测能力。(6)分别研究了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和L．半胱氨酸(L．CySH)在BCNTs修饰电极上的电化学行为。与裸GC电极和CNTs／GC电极相比，BCNTs／GC电极能促进NADH和L．CySH的电化学催化氧化，对NADH和L．CySH的检测具有灵敏度高、检测限低、稳定性好和抗干扰能力强等优点。关键词：核酸适体；掺硼碳纳米管；葡萄糖氧化酶；多巴胺；烟酰胺腺嘌呤二核苷酸：L．半胱氨酸AbstractAptamersareanincial“gonucleicacidsandcanbindmanyspecl士1ctarg

7、etmoleculars．Asalternativestoantibodies，aptamersbecomemolecularrecognItlonelementsinthebiochemicalanalysisandwouldbeusedwidelyinVariousfields·Ontheotherhand，carbonnanotubes(CNTs)haVenoVelphysiochemicalpropertlesandone．dimensionalnanosizecharacteristics，andhaVebeenusedw

8、ldely1nelectrochemicalbiosensor．Especially，boron·dopedcarbonnanotubes(BCNTs)haVemoreedgeplanesitesandfunctionalgroups