优秀论文

聚黄尿酸/Fe₂O₃纳米界面构建及DNA电化学传感

杨  涛  张  伟  李卫娟  焦  奎

(青岛科技大学化学与分子工程学院)

脱氧核糖核酸(DNA)是重要的生命物质，其结构和功能的研究对遗传和变异有着重要意义，核酸杂交在分子生物学上已经成为一种重要的用来探测和分析特定DNA序列的技术。核酸序列的测定在临床诊断、医学分析和食物监测等领域起着重要的作用^[1]。DNA杂交的检测方法有很多，包括荧光法、电化学法以及表面细胞质基因共振光谱等等^[2]。在这些检测技术中，电化学方法因其简单、可靠、良好的选择性以及高灵敏度等特点引起了人们广泛的关注。因此，在最近几年，DNA电化学生物传感器用于快速低成本地诊断遗传疾病和其它生物学分析引起了大家相当多的兴趣^[3-19]。一般来说，制备DNA生物传感器的主要目标是得到良好的DNA识别界面，此界面通过合适的基质和固定方法可以有效地用于ssDNA探针的固定。

由于氧化物微粒的特殊性质，它们已经被广泛应用于药物传输、过热处理、细胞分离和免疫测定。最近的研究表明，磁性微粒作为特殊的生物分子的固定载体，其磁性行为可以改善传输能力且有助于生物分子性能的恢复，所以磁性材料正成为研究中的焦点领域。例如，Wang等^[20]制备了一种新型的基于Fe₃O₄-壳聚糖纳米复合物的酪氨酸酶电化学生物传感器，可用于检测酚类化合物。Zhuo等^[21]报道了一种选择性高、重现性好的电化学生物传感器，该生物传感器使用了一种三层复合的磁性材料。Fe₂O₃作为一种重要的磁性金属氧化物，由于其极好的生物兼容性、高传导性、低毒性以及容易制备等优点，使之可以作为良好的生物载体^[22]。

在生物传感器的制备过程中，合适的支撑材料的选择是非常重要的。由于支撑材料与被分析物之间的相互作用以及表面反应，所以支撑材料的选择会影响被分析物的性能。黄尿酸( Xanthurenic acid )系4，8-二羟喹啉-2-羧酸，相当于8-羟基犬尿酸，是色氨酸代谢物之一，当维生素B₆缺乏时，尿液中黄尿酸的含量增大。因具有8-羟喹啉的结构，黄尿酸与金属Fe之间有特异性结合^[23]。

本文将具有良好生物兼容性的纳米Fe₂O₃和高导电性的聚黄尿酸（PXa）结合用于DNA探针的固定及无指示剂杂交检测。由于纳米Fe₂O₃具有独特的物理化学性能，能有效地结合黄尿酸单体，有利于聚合效率的提高，最终得到的纳米复合物膜可提供更多的活性位点，提高表面电子传递速率，因而有利于放大PXa自身的电化学信号及DNA的直接杂交检测。黄尿酸的电聚合采用了四种不同的方法（循环伏安法、脉冲恒电位法、恒电流沉积法以及恒电位沉积法），对各种方法的最佳条件进行了考察。以pH 7.0的PBS缓冲溶液对生物兼容的聚黄尿酸/Fe₂O₃膜进行了其自身电化学信号和电化学阻抗（EIS）的检测。

（参考文献、图、表略）