自组装膜法制备DNA电化学生物传感器及纳米粒子在其中的应用

摘要

本论文主要采用自组装膜法固定DNA，并结合纳米材料的应用以制备DNA电化学生物传感器，实现对转基因植物外源草丁膦乙酰转移酶基因片段的灵敏检测。主要包括以下内容： 1、将两端分别为氨基和巯基的对-巯基苯胺(p-aminothiophenol，PATP)自组装在金电极表面，形成有序单分子层。将纳米SiO2电沉积在对巯基苯胺自组装膜上，利用SiO2与DNA分子间磷氧键的形成而实现DNA的固定。以DNA探针与互补单链DNA杂交前后交流阻抗谱电阻的增加值作为检测信号，可以高灵敏度地测定目标DNA。用此传感器对转基因植物草丁膦乙酰转移酶基因(PAT基因)片段进行了检测。该DNA电化学生物传感器具有良好的稳定性和选择性。1个碱基，2个碱基错配的DNA序列分别只有互补序列的58.3％和21.1％的响应。对互补序列的检测限可达1.51×10-12mol/L。 2、制备对巯基苯胺PATP/Au电极。将巯基丙酸与纳米金溶胶的混合溶液(Au-MPA)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)交替修饰到PATP/Au上，制成纳米金多层膜修饰电极。在该修饰电极上进行DNA的固定和杂交，以电化学交流阻抗谱免指示剂法对转基因植物草丁膦乙酰转移酶基因(PAT基因)序列进行了检测。结果表明，该DNA电化学生物传感器具有很高的灵敏度。检测PAT基因序列的线性范围为1.0×10-11～1，0×10-6mol/L，检测限可达2.3×10-12mol/L。 3、将末端羧基化的多壁碳纳米管(MWNTs)、氧化锡纳米粒子(SnO2)以及天然阳离子聚合物壳聚糖(CHIT)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MWNTs、SnO2纳米粒子和CHIT的混合液滴涂在金电极(Au)表面制得MWNTs/SnO2/CHIT复合膜修饰电极，研究了该复合膜修饰电极的电化学特性。然后将ssDNA探针固定在MWNTs/SnO2/CHIT/Au电极上，与溶液中的目标DNA杂交后，以电化学交流阻抗免指示剂法，实现了对目标DNA序列的电化学测定。由于壳聚糖对DNA极好的吸附能力以及碳纳米管和SnO2纳米粒子较大的比表面积及良好的电子传递性能，使该DNA生物传感器的灵敏度大大提高，对转基因植物外源PAT基因片段检测的线性范围为1.0×10×-11～1.0×10-6mol/L，检测限为2.45x10-12mol/L(S/N=3)。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1 DNA电化学生物传感器

1.1.1 DNA电化学生物传感器的原理及DNA分子杂交技术

1.1.2金电极上自组装膜法固定DNA

1.2纳米材料在DNA电化学生物传感器的应用

1.2.1纳米材料概述

1.2.2金属纳米粒子

1.2.3氧化物纳米粒子

1.2.4碳纳米管

1.2.5复合纳米粒子

1.3硕士论文研究的设想

第二章纳米二氧化硅修饰对巯基苯胺自组装膜DNA电化学传感器的制备及PAT基因片段检测

摘要

前言

2.1实验部分

2.1.1仪器与试剂

2.1.2实验方法

2.2结果与讨论

2.2.1 PATP／Au自组装膜的伏安法和交流阻抗法表征

2.2.2 SiO2溶胶在对巯基苯胺自组装膜上的固载

2.2.3交流阻抗检测DNA的固定及杂交

2.2.4 PAT基因片段的交流阻抗检测

2.3本章小结

第三章纳米金-巯基丙酸两层自组装DNA电化学生物传感器及PAT基因序列的检测

摘要

前言

3.1实验部分

3.1.1仪器与试剂

3.1.2实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1(Au-MPA)2／PDDA／PATP多层膜的循环伏安和交流阻抗法表征

3.2.2 DNA在(Au-MPA)2／PDDA／PATP多层膜上的的固定和杂交

3.2.3 PAT基因片段的电化学交流阻抗法检测

3.2.4传感器稳定性、精密度及再生能力

3.3本章小结

第四章 二氧化锡／碳纳米管复合膜修饰电极的制备及PAT基因片段的交流阻抗法灵敏检测

摘要

前言

4.1实验部分

4.1.1仪器与试剂

4.1.2实验方法

4.2结果与讨论

4.2.1不同膜修饰电极的电化学表征

4.2.2 DNA在MWNTs／SnO2／CHIT复合膜上的固定及杂交

4.2.3 PAT基因片段的交流阻抗检测

4.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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