基于石墨烯化学修饰电极的适体传感器.pdf

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1、第40卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究简报第3期2012年3月ChineseJournalofAnalyticalChemistry437～441基于石墨烯化学修饰电极的适体传感器王延平肖迎红吴敏陆天虹杨小弟(江苏省新型动力电池重点实验室，南京师范大学化学与材料科学学院，南京210097)摘要采用石墨烯(RGO)作载体，凝血酶适体(TBA)作探针，凝血酶为目标蛋白，电化学阻抗谱(EIS)为检测技术，建立了检测蛋白质的新方法。由于RGO可增大电极有效表面积并提高电极表面电子传输速率以及TBA的特异性识别能力，此方法具有较高的灵敏度和良好的选择性。采用本方法检测凝血

2、酶的线性范围为O．3～10fmol／L，检出限为O．26fmol／L。本研究将RGO应用于电化学适体传感器，证实了RGO修饰电极在电化学适体传感器领域中潜在的应用价值。关键词石墨烯；适体传感器；电化学阻抗谱；凝血酶1引言蛋白质生物分子是组成和维持生命活动的重要物质，因此这类物质的分析检测具有重大意义。生物传感器是简单、快速检测生物分子的重要工具，如免疫检测中的抗体在检测蛋白质的生物传感器中广泛应用。随着体外人工进化程序的出现，提供了能分离识别各种各样目标分子的核酸适体。与抗体相比较，适体具有高特异性、高亲和力、分子量小、与目标分子结合空间位阻小、可重复利用和稳定性良好等

3、优点。适体不仅可以与酶、生长因子等较大的蛋白质分子结合，而且也可以与金属离子、氨基酸等小分子物质结合，甚至可以与完整的病毒颗粒、细菌和细胞等结合】，在治疗与诊断方面成为与抗体竞争的对手。在适体众多的目标待测物中，蛋白质的研究是一个热点。石墨烯(RGO)是单层碳原子紧密排列的二维纳米材料，其特殊的二维结构，使其除具有纳米效应外，还具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应和从不消失的电导率嘲等一系列优异性质；其内部电子运动速率可达光速的1／300t71，修饰于电极表面可有效促进电子转移[81，以上这些性质使RGO成为电化学生物传感器的理想材料。目前RGO可用于检测NO：

4、[9]、多巴胺【】、葡萄糖【“】、蛋白质”】、细胞色素。以光学为检测信号的RGO适体传感器已有报道[161，但将RGO应用于电化学适体传感器的研究鲜有报道。本研究将RGO通过一定的方法修饰于电极表面，以高特异性分子识别物质凝血酶适体(TBA)作为探针，凝血酶为目标蛋白，利用高灵敏性的电化学阻抗谱(EIS)，建立了检测蛋白质的新方法。将氧化石墨烯(G0)固定在玻碳电极(GCE)表面，利用还原反应获得RGO修饰电极。进一步通过丌一丌堆积作用，或利用碳二亚胺反应[1结合TBA。当TBA与环境中凝血酶结合时会形成四聚体一凝血酶复合物，导致修饰电极表面交流阻抗值发生变化。本研究以

5、氧化还原指示剂[Fe(CN)／Fe(CN)1在电极／电解液界面电子转移电阻(R)发生变化作为检测信号，将RGO应用于电化学适体传感器，为蛋白疾病的诊断和临床治疗提供具有应用价值的分析方法与技术。2实验部分2．1仪器与试剂CHI660B电化学工作站(上海Chenhua公司)；2100型透射电子显微镜(日本电子公司)；数显恒温201卜07-16收稿；201l一09-24接受本文系国家自然科学基金(No．20875047)和江苏高校优势学科建设工程资助项目E-mail：yangxiaodi@njnu．edu．cn；yhxiao@njQU．edu．Gn，、438分析化学第40卷

6、水浴锅(常州Guahua公司)；傅里叶变换红外光谱仪(美国Varian公司)。TBA为f-NH一GGTTGGTGTGGTTGG-3，由上海柏业贸易有限公司合成；GO为实验室自行合成；人体a一凝血酶(Sigma公司)；卜(3一二甲氨基丙基)-3一乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N一羟基琥珀酰亚胺(NHS)购自Sigma-Aldrich公司；牛血清白蛋白(BSA)和胰蛋白酶(TYP)购自上海瑞鼎化学技术有限公司；其它化学试剂均为分析纯，实验用水均为二次蒸馏水(18．25MQ·cm)。2．2实验方法2．2．1GO电极的制备GCE依次用0-3和0．05／．tm的a-A1：O抛光至

7、呈镜面，依次用水和无水乙醇清洗、超声2min，最后用水冲洗干净，室温下干燥。将2L壳聚糖(cs)和GO混合溶液(1：4，v／v，0．6g／LGO)滴涂在GCE表面，室温干燥6h，得GO电极。2．2．2RGO电极的制备GO修饰电极浸于85％的水合肼中，在恒温60℃下加热6h，停止加热后，继续浸泡18h，取出电极后依次用水、0．1mol／L磷酸盐缓冲溶液(PBS)冲洗干净，得RGO电极。2．2．3TBA在RGO电极上的固定将RGO电极于1．5v电位下活化5min，然后将其浸于O．5mL含有10mmol／LNHS和10mmol／LEDC的0．1