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几种复合纳米材料构建新型DNA电化学传感器

作　者: 周娜
导　师: 焦奎
学　校: 青岛科技大学
专　业: 分析化学
关键词: DNA电化学传感器多壁碳纳米管聚苯胺纳米纤维 Ag-TiO2复合物金铂纳米合金电化学阻抗谱
分类号: TP212.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文主要用各种复合纳米材料薄膜修饰基体电极表面,利用它们特殊的化学性质及生物相容性固定DNA探针以制备新型的DNA电化学生物传感器,用于转基因植物产品外源基因序列的检测。论文主要由四部分组成,第一部分综述了转基因植物产品电化学传感器和复合纳米材料及其在电化学生物传感中的应用;第二、三、四部分分别研究了几种不同的碳纳米管复合纳米材料在DNA探针固定过程中所起的作用,分别采用伏安法和电化学阻抗技术对DNA的固定和杂交进行表征。以电化学阻抗谱成功实现了对转基因植物phosphinothricin acetyltransferase (PAT)基因的检测,同时对nopaline synthase (NOS)基因的polymerase chain reaction (PCR)扩增产物的实际样品进行了检测。这些复合纳米材料有机地结合了不同纳米材料的优点,如碳纳米管大的比表面积、优良的导电能力、聚苯胺纳米纤维的化学反应活性和纳米金属良好的生物相容性等,充分发挥协同效应,极大地提高了DNA电化学生物传感器的灵敏度。第五部分采用金铂纳米合金/酪胺聚合膜制备用于phosphoenolpyruvate carboxylase gene (PEP)基因检测的新型DNA电化学生物传感器。聚酪胺表面所富含的氨基可以作为金属合金沉积的优良平台,所形成的合金具有良好的导电能力与生物相容性。最后对论文的主要内容作了总结。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章文献综述  11-33
  1.1 转基因植物产品电化学传感器  11
  1.2 复合纳米材料  11-25
    1.2.1 复合纳米材料的定义  11-12
    1.2.2 复合纳米材料的分类  12-13
      1.2.2.1 金属复合纳米材料  12-13
      1.2.2.2 碳纳米管复合纳米材料  13
      1.2.2.3 纳米氧化物/纳米氧化物复合纳米材料  13
      1.2.2.4 聚合物/无机复合纳米材料  13
      1.2.2.5 核壳型复合纳米材料  13
      1.2.2.6 其他复合纳米材料  13
    1.2.3 复合纳米材料在电化学生物传感中的应用  13-25
      1.2.3.1 金属复合纳米材料  14-18
      1.2.3.2 碳纳米管复合纳米材料  18-22
      1.2.3.3 聚合物复合纳米材料  22-25
  1.3 硕士论文研究的设想  25-26
  参考文献  26-33
第二章 DNA 在 Au_(nano)-MWNT/PAN_(nano)修饰碳糊电极上的固定与杂交及对PAT 基因和 NOS 基因 PCR 扩增产物的高灵敏度测定  33-50
  2.1 实验部分  34-37
    2.1.1 仪器与试剂  34-36
    2.1.2 实验方法  36-37
      2.1.2.1 PAN_(nano)/CPE及Au_(nano)-MWNT/PAN_(nano)/CPE电极的制备  36
      2.1.2.2 DNA 的固定及其杂交  36
      2.1.2.3 循环伏安法与微分脉冲伏安法  36
      2.1.2.4 电化学阻抗谱  36-37
  2.2 结果与讨论  37-45
    2.2.1 聚苯胺纳米纤维的SEM 图  37
    2.2.2 Au_(nano)-MWNT/PAN_(nano)/CPE 电极的制备与电化学表征  37-39
      2.2.2.1 PAN_(nano)/CPE 电极在HCl 溶液中的循环伏安行为  37-38
      2.2.2.2 MB 在Au_(nano)-MWNT/PAN_(nano)/CPE 电极上的循环伏安行为  38-39
    2.2.3 DNA 在Au_(nano)-MWNT/PAN_(nano)/CPE 电极上的固定与杂交的电化学传感  39-42
      2.2.3.1 微分脉冲伏安法研究  39-40
      2.2.3.2 电化学阻抗谱研究  40-41
      2.2.3.3 DNA 固定和杂交条件的优化  41-42
    2.2.4 PAT 基因片段的电化学阻抗谱检测  42-44
    2.2.5 DNA 传感器的重现性和再生性  44
    2.2.6 NOS 基因样品PCR 扩增产物的电化学阻抗谱检测  44-45
  2.3 结论  45-46
  参考文献  46-50
第三章碳纳米管/聚苯胺/壳聚糖的协同效应构建免标记电化学交流阻抗 DNA 传感器  50-65
  3.1 实验部分  51-53
    3.1.1 仪器与试剂  51-52
    3.1.2 实验方法  52-53
      3.1.2.1 碳糊电极的预处理及MWNT/PAN_(nano)/CHIT/CPE 的制备  52
      3.1.2.2 DNA 探针在MWNT/PAN_(nano)/CHIT/CPE 上的固定及其杂交  52-53
      3.1.2.3 电化学测定  53
  3.2 结果与讨论  53-61
    3.2.1 MWNT/PAN_(nano)/CHIT 复合膜的协同效应  53-54
    3.2.2 DNA 修饰电极的电化学性质  54-56
    3.2.3 实验条件的优化  56-58
    3.2.4 探针修饰电极的稳定性、重现性和再生性  58
    3.2.5 PAT 基因片段的交流阻抗检测  58-60
    3.2.6 NOS 基因PCR 扩增产物样品的交流阻抗检测  60-61
  3.3 结论  61-62
  参考文献  62-65
第四章基于 Ag–TiO_2/多壁碳纳米管膜的 DNA 电化学传感器的制备及应用  65-77
  4.1 实验部分  66-67
    4.1.1 仪器与试剂  66
    4.1.2 实验方法  66-67
      4.1.2.1 碳糊电极和 MWNT/Ag-TiO_2 修饰碳糊电极的制备  66
      4.1.2.2 DNA 探针在MWNT/Ag-TiO_2/CPE 电极上的固定及杂交  66-67
      4.1.2.3 电化学测量  67
  4.2 结果与讨论  67-72
    4.2.1 Ag-TiO_2 凹球体的表面形态  67
    4.2.2 修饰电极的电化学表征  67-69
    4.2.3 DNA 固定与杂交的交流阻抗表征  69
    4.2.4 实验条件的优化  69-70
    4.2.5 PAT 基因片段的检测  70-71
    4.2.6 DNA 传感器的再生性及重现性  71-72
  4.3 结论  72-73
  参考文献  73-77
第五章 DNA 在纳米金铂合金/聚酪胺膜上的固定和杂交及 PEP 基因片段测定  77-92
  5.1 实验部分  78-80
    5.1.1 试剂与仪器  78
    5.1.2 实验方法  78-80
      5.1.2.1 电极处理  78-79
      5.1.2.2 Pty/GCE 电极的制备  79
      5.1.2.3 Au-Pt/Pty/GCE 电极的制备  79
      5.1.2.4 探针 DNA 在 Au-Pt/Pty/GCE 电极上的固定  79
      5.1.2.5 探针 DNA 的杂交  79
      5.1.2.6 循环伏安法  79
      5.1.2.7 微分脉冲伏安法  79
      5.1.2.8 电化学阻抗谱法  79-80
  5.2 结果与讨论  80-88
    5.2.1 Au-Pt/Pty/GCE 修饰电极的电化学行为  80-83
      5.2.1.1 K_3[Fe(CN)_6]/K_4[Fe(CN)_6]于不同修饰电极上的循环伏安行为  80-81
      5.2.1.2 纳米合金在Pty/GCE固载条件的考察  81-83
    5.2.2 DNA在Au-Pt/Pty/GCE电极上的固定与杂交  83-86
      5.2.2.1 微分脉冲伏安法研究  83-85
      5.2.2.2 电化学阻抗谱研究  85
      5.2.2.3 DNA 固定和杂交条件的优化  85-86
    5.2.3 PEP 基因片段的电化学阻抗谱检测  86-87
    5.2.4 DNA 传感器的稳定性和重现性  87-88
  5.3 结论  88-89
  参考文献  89-92
结论  92-93
致谢  93-94
攻读学位期间发表的论文目录  94-95

几种复合纳米材料构建新型DNA电化学传感器

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