多壁碳纳米管的制备、表征及其在电化学生物传感器中的应用研究

论文摘要

DNA电化学生物传感器是近几年迅速发展起来的一种全新的生物传感器,具有DNA杂交反应高度的特异性,又具有电化学传感器灵敏度高、响应快、操作简便、微型化、价格低廉等显著优点,成为近年国内外研究热点。DNA电化学生物传感器研制的关键技术之一是高灵敏度电极材料的筛选。本论文以碳纳米管为原材料,首次采用超声-微波协同萃取方法制备了酸化多壁纳米碳管,研制出利用碳管修饰的DNA电化学传感器,用于溶液中互补DNA的定量检测,并在此基础上探讨了指示剂作用时间、作用浓度及杂交底液对电化学检测的影响;同时考察了传感器的稳定性、特异性等基本性能。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、扫描探针显微镜（SPM）、电子衍射能谱（EDS）、红外光谱（FTIR）等方法对制得的碳管进行表征,结果表明,在3:1的混酸（浓硫酸:浓硝酸）40oC超声-微波协同萃取40分钟,可得到高质量高纯度的功能化碳管,而且结果容易重复,操作简便。在对多壁碳纳米管的催化性能初探中发现,将酸化碳管修饰的电极应用于生物小分子对乙酰氨基酚（ACOP）检测,可显著改善ACOP电极反应的可逆性,具有灵敏度高,响应快和选择性好等优点。上述方法制成的DNA电化学生物传感器对慢粒白血病致病基因序列的检测结果表明:在PBS（pH7.0）底液中,指示剂道诺霉素浓度10μM,与完全互补的杂交单链45oC杂交40分钟,检测信号效果良好。利用DNA电化学传感器检测标准DNA样品,检测下限达到8.0×10-10mol/L,在4.0×10 - 9～1.0×10–7mol/L浓度范围内,检测信号与互补DNA浓度成线性关系,并有着良好的重复性和特异性。与裸电极比较,MWNTs能显著提高DNA在修饰电极上的固定量,并能加快嵌入剂与电极间的电子传递速率,从而提高其对检测互补DNA序列的响应速度和灵敏度。

论文目录

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• 前言
• 第一部分 多壁碳纳米管表面化学修饰、表征及其催化性能研究
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 方法
• 1.3 结果与讨论
• 1.4 小结
• 第二部分 基于纳米碳管的DNA 电化学生物传感器的研制
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 综述
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文