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电聚合2，6-吡啶二甲醛膜电极的制备及其应用研究

作　者: 刘权
导　师: 赵常志
学　校: 青岛科技大学
专　业: 有机化学
关键词: 聚2,6-吡啶二甲醛膜电极戊二醛硫堇纳米金脱氧核糖核酸
分类号: O626.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

DNA探针的固定是DNA电化学生物传感器制备的首要问题,固化量和活性直接影响着传感器的灵敏度。目前DNA固定方法主要有直接吸附法、共价键合法、聚合膜法、自组装膜法和蛋白质结合法等方法。本论文采用聚合物膜法制备了DNA电化学生物传感器,研究了其性能并进行了应用实验。主要内容如下:在玻碳电极上电聚合2,6-吡啶二甲醛,制备成聚2,6-吡啶二甲醛膜(PPy)电极,并研究和优化了电聚合的实验条件。以聚2,6-吡啶二甲醛膜电极为基底,再共价键合硫堇至聚2,6-吡啶二甲醛膜的表面上制备成修饰电极(Th/PPy/GCE)。用电化学交流阻抗表征了该修饰电极的制备过程。以差示脉冲伏安法研究了该修饰电极对鲱鱼精DNA的作用,发现该修饰电极对dsDNA具有选择性的伏安响应。在优化的实验条件下,修饰电极氧化峰电流与dsDNA浓度的对数在1.0~1.0×10-3 mg/L范围内呈现良好的线性关系,检测限为0.06mg/L。将该修饰电极用于检测鲱鱼精DNA的化学损伤,其峰电流与DNA的损伤程度成正比。该修饰电极制备简单、检测快速,重现性和稳定性较好。以Th/PPy/GCE为基底,再利用戊二醛将DNA固定于该修饰电极上,并用于DNA的杂交。应用差示脉冲伏安法和电化学交流阻抗谱对DNA的固定和杂交进行了表征。以硫堇为电化学指示信号,用微分脉冲伏安法对存在于许多转基因植物中的花椰菜花叶病毒(CaMV35S)启动子基因片段进行了定量测定,发现在1.0×10?10 ~1.0×10?6molL?1浓度范围内,CaMV35S启动子目标基因的浓度与硫堇还原峰电流的降低值呈良好的线性关系,检测限为3.41×10?11molL?1。以Th/PPy/GCE为基底,再利用纳米金(Nano-Au)将DNA固定于该修饰电极上,应用微分脉冲伏安法和电化学交流阻抗谱对DNA的固定和杂交进行了表征。微分脉冲伏安法的检测结果显示本法检测目标DNA有较高的灵敏度。用本法检测转基因植物外源PAT基因片段,线性范围为1.0×10?11~1.0×10?6molL?1,检测限为3.36×10?12molL?1。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章前言  11-28
  1.1 DNA 生物传感器简介  11-16
    1.1.1 DNA 的化学组成与结构  11-12
    1.1.2 DNA 电化学传感器的基本原理  12-13
    1.1.3 DNA 生物传感器的设计  13
    1.1.4 DNA 在基底材料上的固定方法  13-15
    1.1.5 DNA 杂交的信号转换  15-16
    1.1.6 杂交条件  16
  1.2 小分子与DNA 的相互作用  16-21
    1.2.1 小分子与DNA 的相互作用方式  16-18
    1.2.2 小分子与DNA 相互作用的研究方法  18-19
    1.2.3 杂交指示剂  19-21
  1.3 纳米金在DNA 生物传感器研究中的应用  21-24
    1.3.1 纳米技术的DNA 传感器  21
    1.3.2 纳米金颗粒简介  21-22
    1.3.3 纳米金颗粒的制备  22
    1.3.4 纳米金提高固载的DNA 量  22-23
    1.3.5 纳米金标记DNA 的应用  23-24
  1.4 DNA 电化学传感器应用  24-26
  1.5 DNA 电化学传感器的发展趋势  26
  1.6 本论文选题背景和研究思路  26-28
第二章硫堇/聚2,6-吡啶二甲醛膜电极监测 DNA 分子的扩增  28-38
  2.1 引言  28-29
  2.2 实验部分  29-30
    2.2.1 仪器与试剂  29
    2.2.2 非水性参比电极的制备  29
    2.2.3 2,6-吡啶二甲醛聚合液的制备  29
    2.2.4 硫堇/聚2,6-吡啶二甲醛膜修饰电极的制备  29-30
  2.3 测试方法  30
  2.4 结果与讨论  30-37
    2.4.1 修饰电极的制备  30-32
    2.4.2 修饰电极的电化学表征  32-33
    2.4.3 修饰电极与鲱鱼精DNA 之间的作用机理  33-34
    2.4.4 修饰电极与鲱鱼精dsDNA 之间的作用时间的影响  34-35
    2.4.5 溶液pH 值对鲱鱼精DNA 检测的作用影响  35
    2.4.6 鲱鱼精dsDNA 于电极表面的伏安行为研究  35-37
    2.4.7 重现性与稳定性  37
  2.5 本章小结  37-38
第三章 DNA 在戊二醛\硫堇\聚2,6-吡啶二甲醛膜修饰电极上固定和杂交及其 CaMV355 基因片段的电化学阻抗谱测定  38-51
  3.1 引言  38-39
  3.2 实验部分  39-41
    3.2.1 仪器与试剂  39
    3.2.2 GA/Th/PPy/GCE 电极的制备  39-40
    3.2.3 DNA 探针的固定与杂交  40
    3.2.4 循环伏安法  40-41
    3.2.5 交流阻抗法  41
    3.2.6 差示微分脉冲伏安法  41
  3.3 结果与讨论  41-50
    3.3.1 修饰电极的制备及表征  41-42
    3.3.2 各修饰电极的交流阻抗谱图  42-43
    3.3.3 实验条件的优化  43-45
      3.3.3.1 固定方法的选择  44
      3.3.3.2 固定时间的选择  44
      3.3.3.3 杂交方法的选择  44-45
      3.3.3.4 杂交温度的选择  45
      3.3.3.5 杂交时间的选择  45
    3.3.4 CaMV35S 基因片段的电化学方法测定  45-49
      3.3.4.1 CaMV35S 基因片段的电化学交流阻抗测定  45-46
      3.3.4.2 CaMV35S 基因片段的电化学差示微分脉冲伏安测定  46-48
      3.3.4.3 CaMV35S 基因片段杂交检测的灵敏度  48-49
    3.3.5 DNA/GA/ Th/ PPyGCE 传感器的重现性与稳定性  49-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章 DNA 在纳米金\硫堇\聚2,6-吡啶二甲醛膜修饰电极上的固定和杂交及其 PAT 基因片段的电化学阻抗谱测定  51-64
  4.1 引言  51
  4.2 实验部分  51-54
    4.2.1 仪器与试剂  51-52
    4.2.2 Au 纳米粒子的制备  52
    4.2.3 Nano-Au/Th/PPy/GCE 电极的制备  52-53
    4.2.4 DNA 探针的固定与杂交  53
    4.2.5 交流阻抗法  53
    4.2.6 差示微分脉冲伏安法  53-54
  4.3 结果与讨论  54-63
    4.3.1 修饰电极的制备与表征  54-55
    4.3.2 各修饰电极的交流阻抗谱图  55-56
    4.3.3 实验条件的优化  56-58
      4.3.3.1 固定方法的选择  56-57
      4.3.3.2 固定时间的选择  57
      4.3.3.3 杂交方法的选择  57
      4.3.3.4 杂交温度的选择  57
      4.3.3.5 杂交时间的选择  57-58
    4.3.4 PAT 基因片段的电化学方法测定  58-62
      4.3.4.1 PAT 基因片段的电化学交流阻抗测定  58-59
      4.3.4.2 PAT 基因片段的电化学差示微分脉冲伏安测定  59-60
      4.3.4.3 PAT 基因片段杂交检测的灵敏度  60-62
    4.3.5 DNA/Nano-Au/ Th/ PPyGCE 传感器的重现性与稳定性  62-63
  4.4 本章小结  63-64
参考文献  64-73
结论  73-74
致谢  74-75
攻读学位期间已发表和待发表的相关学术论文题录  75-76

电聚合2，6-吡啶二甲醛膜电极的制备及其应用研究

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