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自掺杂聚苯胺在无指示剂及免标记DNA电化学检测中的应用

作　者: 胡玉伟
导　师: 焦奎
学　校: 青岛科技大学
专　业: 分析化学
关键词: DNA 聚m-氨基苯磺酸 TiO2 自掺杂聚苯胺自信号电化学交流阻抗
分类号: Q523-3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

自掺杂聚苯胺由于其特殊的结构(主链一般是由单双键交替的共轭π键组成),以及独特的“掺杂”机制,自身可以发生氧化还原反应等而被广泛用于DNA电化学检测。本论文从电化学方法制备自掺杂聚苯胺作为DNA杂交检测的平台、基于自掺杂聚苯胺与单双链DNA作用方式差异以提高DNA杂交检测的信号等方面进行了初步探讨,主要实验结果如下:(1)在最优化条件下,采用脉冲恒电位法制备了聚m-氨基苯磺酸(PABSA)/TiO2纳米薄片,基于二者相互作用,有效提高了单体聚合效率,增加了复合膜的活性位点。基于酰基氯交联反应,氨基修饰的探针DNA可成功共价固定到活化的磺酸基团上,在探针DNA固定后,中性环境中此纳米薄片的电化学交流阻抗值增加,而在探针DNA修饰薄片与互补DNA杂交后,修饰电极的阻抗值较杂交前明显降低,根据阻抗值的变化能有效区分双碱基错配及非互补DNA序列,基于此成功实现了对花椰菜花叶病毒35S启动子基因序列的无指示剂电化学检测。(2)基于π键堆积、静电作用及吸附效应等,构建了共轭自掺杂的聚苯胺(SPAN)-Al(Ш)-DNA高灵敏识别界面,并基于SPAN自身信号放大机制实现了免标记DNA电化学杂交检测。由于单链DNA(ssDNA)和双链DNA(dsDNA)自身性质如刚性、碱基堆积、电荷分布及长程电子传递等的差异,相比于与ssDNA结合,SPAN与dsDNA结合后将会发生构型、界面及电化学性能的变化,这些变化可以通过电化学方法技术进行捕捉转换为电化学信号用于指示DNA的杂交反应,而不同于其他基于标记物(如二茂铁及酶)的信号放大过程。采用此种方法对花椰菜花叶病毒35S启动子基因序列进行了检测,在优化条件下,对目标DNA的检测范围为1.0×10-14 ~ 1.0×10-8 mol/L,检测限为2.3×10-15 mol/L,此种基于SPAN-DNA复合物自身信号放大机制的免标记DNA杂交检测方法对目标DNA检测的灵敏度得到了很大的提高,且无需繁复的标记步骤。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章文献综述  10-33
  1.1 纳米材料在电化学生物传感器中的应用  10-12
    1.1.1 碳纳米管  10-11
    1.1.2 纳米金  11
    1.1.3 氧化物  11
    1.1.4 导电聚合物  11-12
  1.2 导电聚合物聚合方法及在电化学生物传感器中的应用  12-17
    1.2.1 聚合方法  12-13
      1.2.1.1 循环伏安法  13
      1.2.1.2 恒电位法  13
      1.2.1.3 恒电流法  13
      1.2.1.4 电沉积  13
      1.2.1.5 脉冲恒电位法  13
    1.2.2 导电聚合物在生物传感器中的应用  13-17
      1.2.2.1 固定酶  14
      1.2.2.2 固定DNA  14-17
  1.3 功能化聚苯胺  17-19
    1.3.1 聚氨基苯磺酸  17-18
    1.3.2 聚氨基苯甲酸  18-19
    1.3.3 其他功能化导电聚合物  19
  1.4 导电聚苯胺(衍生物)复合纳米材料  19-23
    1.4.1 聚苯胺(衍生物)与CNT 复合纳米材料  20-21
    1.4.2 聚苯胺(衍生物)与纳米金复合纳米材料  21
    1.4.3 聚苯胺(衍生物)与氧化物复合纳米材料  21-23
  1.5 无指示剂及免标记DNA 电化学检测  23-25
  1.6 课题的提出  25-26
  参考文献  26-33
第二章脉冲恒电位法制备的聚m-氨基苯磺酸/TiO_2纳米薄片在无指示剂DNA电化学交流阻抗检测中的应用  33-57
  摘要  33-35
  2.1 实验部分  35-37
    2.1.1 仪器与试剂  35-36
    2.1.2 实验方法  36-37
      2.1.2.1 PABSA/TiO_2纳米复合膜的电化学制备  36
      2.1.2.2 探针DNA 的固定和杂交  36
      2.1.2.3 电化学检测  36-37
  2.2 结果与讨论  37-50
    2.2.1 聚合物膜的形貌表征  37-38
    2.2.2 聚合物膜的电化学表征  38-40
    2.2.3 PABSA/TiO_2纳米薄片电化学制备参数的优化  40-46
      2.2.3.1 TiO_2纳米粒子存在形式的影响  40-41
      2.2.3.2 脉冲电位的选择  41-44
      2.2.3.3 脉冲时间的选择  44-46
    2.2.4 探针DNA在PABSA/TiO_2上固定及杂交的CV和EIS表征  46-47
    2.2.5 对CaMV355 基因序列的电化学交流阻抗检测  47-50
  2.3 本章小结  50-51
  参考文献  51-57
第三章基于自掺杂聚苯胺-DNA 复合物自身信号放大机制的免标记DNA 电化学杂交检测  57-70
  摘要  57-59
  3.1 实验部分  59-60
    3.1.1 仪器与试剂  59
    3.1.2 实验方法  59-60
      3.1.2.1 自组装膜修饰金电极的制备  59-60
      3.1.2.2 识别界面的制备  60
      3.1.2.3 探针DNA 与目标DNA 的杂交反应  60
      3.1.2.4 电化学测定  60
  3.2 结果与讨论  60-69
    3.2.1 识别界面的形貌表征  60-62
    3.2.2 识别界面的循环伏安表征  62-63
    3.2.3 识别界面的电化学交流阻抗表征  63-65
    3.2.4 识别界面的稳定性  65-66
    3.2.5 自组装时间的优化及Al(Ш) 离子与SPAN 比例的选择  66
    3.2.6 SPAN 自身信号放大用于DNA 杂交指示  66-68
    3.2.7 识别界面对特定CaMV355 基因序列的检测  68-69
  3.3 本章小结  69-70
参考文献  70-75
结论  75-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的论文目录  77-78

自掺杂聚苯胺在无指示剂及免标记DNA电化学检测中的应用

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