优秀论文

 

纳米氧化铈/碳纳米管/离子液体复合膜对DNA固定

和杂交的电化学传感

杨 涛  张 伟  张永春  焦 奎

(青岛科技大学化学与分子工程学院)

本文将氧化铈纳米粒子（CeO₂）、单壁碳纳米管（SWNTs）以及离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF₆）相结合，制得高灵敏度的DNA电化学生物传感器。首先将一定量的纳米CeO₂、SWNTs和BMIMPF₆的混合液均匀涂布在玻碳电极（GCE）表面制得CeO₂/SWNTs/BMIMPF₆复合膜修饰电极，研究了该复合膜修饰电极的电化学特性。再将ssDNA探针固定在该复合膜修饰电极上，与溶液中的目标DNA杂交后，采用K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆]体系通过交流阻抗技术对探针的固定和杂交过程进行了表征，结果表明CeO₂/SWNTs/BMIMPF₆复合膜的协同效应提高了探针的固定量和DNA杂交检测的灵敏度。用此DNA生物传感器对转基因油菜PEPCase基因片段实现了免标记交流阻抗谱检测。

测定PEPCase基因序列材料为：20碱基DNA探针（ssDNA）：5'- CAG CAC CTA GGC ATA GGT TC -3'；目标基因，即PEPCase基因的20碱基单链DNA片段，为DNA探针的互补DNA序列（cDNA）：5'- GAA CCT ATG CCT AGG TGC TG -3'；非互补DNA（ncDNA）：5'- TGC GAT AAA GGA AAG GCT AT -3'。PEPCase基因来源于一种转基因油菜。

将 ssDNA/CeO₂/SWNTs/BMIMPF₆/GCE置于目标溶液中进行杂交, 以探针电极杂交前后R_et的增值作为信号，可以构建高灵敏度的DNA杂交传感器。改变杂交液中cDNA的浓度，以交流阻抗法对杂交结果进行检测。Nyquist图谱中的半圆弧（R_et）随着杂交液中互补链浓度的升高逐渐增大。以三次平行测定的5.0 mmol/L [Fe(CN)₆]^3-/4-在ssDNA/CeO₂/SWNTs/BMIMPF₆/GCE与dsDNA/CeO₂/SWNTs/BMIMPF₆/GCE上的电阻差值的平均值对杂交液中cDNA浓度的对数作图，电阻差值与cDNA的浓度在1.0×10^-12 mol/L到1.0×10^-7 mol/L 范围内呈良好的线性关系，线性回归方程为?R_et (Ω) = 5.285 lg C + 27.632，相关系数R= 0.9952。根据3σ法计算该DNA生物传感器的检测限为2.3×10^-13 mol/L。

（参考文献及图、表略）