基于石墨烯和蒽醌-2-磺酸钠的Pb 2＋核酸适体电化学传感器.pdf

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1、第42卷分析化学fFENXIHUAXUE)研究报告第6期2014年6月ChineseJournalofAnalytic~Chemistry853～858DOI：10．3724／SP．J．1096．2014．30884基于石墨烯和蒽醌．2．磺酸钠的Pb2核酸适体电化学传感器高彩杭乐廖晓磊高飞汪庆祥(闽南师范大学化学与环境学院，漳州363000)摘要构建了一种基于石墨烯(GR)一蒽醌化合物(AQMS)在核酸适体表面层层组装的Pb电化学传感器。将修饰有巯基的Pb核酸适体(apt)固定在金电极表面，然后利用GR与a

2、pt碱基之间的丌_仃作用，将GR吸附在apt修饰电极表面，并用于电活性分子AQMS的组装和电化学信号的放大。当目标分析物(Pb)存在时，Pb诱导印t转变为稳定的G一四联体结构，使得GR连同信号分子AQMS从电极表面脱落，电化学信号降低，从而实现对Pb的监测。结果表明，传感器对Pb“具有很好的特异识别性，且Pb浓度在5．0X10。～5．0x10mol／L的范围内，AQMS的峰电流变化值(△，n)与Pb浓度对数(1gC+)呈现良好的线性关系。根据3，计算得检出限达到6．0~10mol／L。关键词铅离子；适体传感

3、器；ti墨烯；蒽醌一2，磺酸钠盐1引言核酸适体是一种能够与无机离子、有机小分子、蛋白质等多种靶物质特异性结合的寡聚核苷酸。近年来，其因具有易合成、易修饰、高亲和力、高特异性等优点，受到了国内外学者的普遍关注¨j。同时，电化学传感技术由于具有灵敏度高、分析速度快、成本低等特点，被越来越多地应用于重金属检测J。其中基于功能型Pb核酸适体(apt)的电化学传感器充分结合了上述两种技术的优势，能实现对Pb的简便、快速和高特异性检测曲。石墨烯(GR)由一层包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子组成，具有优秀的导电性能、机械性能

4、及大的比表面积，而被广泛应用于电化学传感器的构建中。文献[7～9]曾报道，具有较强的共轭体系的分子(如芳香族有机分子、DNA、酶等)能与GR发生7r．仃作用，从而吸附到GR表面，其中，基于单链DNA和GR之间亲和作用的光谱分析新技术已被应用于基因诊断、蛋白质分析以及细胞内分子追踪【10,1z]。蒽醌-2一磺酸钠(AQMS)作为一种电活性蒽醌类染料，因具有良好的水溶性、可逆的氧化还原响应和适中的氧化还原电位而被应用于生物电分析中¨'1。AQMS也其亦能通过自身刚性芳香平面与碳纳米管、GR等材料产生一堆积作用。

5、本研究以此为基础，构建了一种基于GR和AQMS在核酸适体表面层层组装的新型Pb电化学传感器。本方法充分利用了GR的高导电性、大比表面积及AQMS的良好电化学活性，实现了对Pb的高灵敏、高特异性检测。2实验部分2．1仪器与试剂CHI650C电化学工作站(上海辰华仪器公司)；三电极系统：工作电极为金电极(Au)或各修饰电极，参比电极为Ag／AgCI(1mol／LKCI)，辅助电极为铂丝(Pt)电极；7500cx型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS，美国Agilent公司)。三羟甲基氨基甲烷(Tfis，国药集团

6、化学试剂有限公司)；apt序列为：5一GGGTGGGTGGGTGGGT．C．SH．3(生工生物工程有限公司)；乙二胺四乙酸二钠(EDTA，阿拉丁试剂有限公司)；Ⅳ，Ⅳ．二甲基甲酰胺(DMF，阿拉丁试剂有限公司)；AQMS(阿拉丁试剂有限公司)；6一巯基己醇(MCH，Sigma—Aldrich公2013-o9-12收稿；2o13—12-o4接受本文系国家自然科学基金(No．21275127)、福建省自然科学基金(No．2011J01059)、“福建省高等学校新世纪优秀人才支持计划”(No．JA12204)项目

7、资助E·mail：axiang,236@126．tom第6期高彩等：基于石墨烯和蒽醌_2一磺酸钠的Ph核酸适体电化学传感器8553．2实验条件优化石墨烯的富集量会影响信号分子AQMS的组装量，从而影响传感器的性能。为了得到最佳的电化学响应，以Fe(CN)一为探针，采用电化学阻抗法对GR的富集时间进行优化，结果如图3所示。随着GR富集时间延长，修饰电极阻抗逐渐减小，当富集时间达到125min时，修饰电极的阻抗达到最低，表明电极表面GR的富集趋于饱和。故本研究0369l2l5182l24将125min作为GR的

8、最佳富集时问。AQMS的富Z．fkQ)集时间同样影响传感器的电化学响应。本研究通过图2不同的修饰电极在0．1mol／LKC1+1．0mmol／L考察AQMS氧化峰电流与富集时间的关系，对Fe(CN)63--／4-溶液中的交流阻抗图AQMS富集时间进行了优化。结果表明，随着富集Fig．2EISspectraofdifferentelectrodesin1mmol／L时间延长，氧化峰电流在开始阶段不断增大，当富集[F