基于共面薄膜金電極的三磷酸腺苷適體傳感器.pdf

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1、第42卷分析化學(xué)(FENXIHUAXUE)研究報(bào)告第5期2014年5月ChineseJournalofAnalyticalChemistry666～671DOI：10．3724／SP．J．1096．2014．31025基于共面薄膜金電極的三磷酸腺苷適體傳感器姜利英王芬芬胡杰岳保磊閆艷霞陳青華(鄭州輕工業(yè)學(xué)院電氣信息工程學(xué)院，鄭州450002)摘要為了檢測(cè)三磷酸腺苷(ATP)的濃度，利用微系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)小批量加工薄膜金電極，采用自組裝法將巰基修飾的三磷酸腺苷適體固定到金電極表面，以三磷酸腺苷適體作為識(shí)別元件，構(gòu)建了一種基于共面薄膜金電極的三磷酸腺苷適體傳感器。依據(jù)核酸磷酸骨

2、架荷負(fù)電特性靜電排斥[Fe(cN)]一所引起的阻抗變化實(shí)現(xiàn)對(duì)ATP濃度的檢測(cè)。首先采用電化學(xué)阻抗譜法研究了裸金電極及ATP加入前后、6一巰基己醇封閉電極前后以及不同自組裝時(shí)間(3，8，15，24和30h)條件下，電極在電化學(xué)阻抗溶液中阻抗值變化。然后研究了不同濃度ATP適體傳感器的電化學(xué)阻抗譜以及適體傳感器的線性度和重復(fù)性。結(jié)果表明，在自組裝時(shí)間為24h，使用6．巰基己醇封閉金電極的條件下，此傳感器線性測(cè)量范圍可達(dá)到1—500nmol／L，檢出限為1nmol／L，線性相關(guān)系數(shù)為0．9842。此傳感器制作簡(jiǎn)單，檢出限低且重復(fù)性好。關(guān)鍵詞共面薄膜金電極；適體傳感器；電化學(xué)阻抗譜；自

3、組裝；三磷酸腺苷1引言目前，三磷酸腺苷(Adenosinetriphosphate，ATP)的測(cè)定在食品工業(yè)，臨床診斷等方面起著重要作用。ATP作為生物體化學(xué)能的主要載體，對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝和細(xì)胞生理活性起著重要作用。另外，ATP也被用來作為細(xì)胞活力和細(xì)胞損傷的一個(gè)指標(biāo)。因此，檢測(cè)ATP和監(jiān)測(cè)其在含水介質(zhì)中的濃度，成為一項(xiàng)至關(guān)重要的問題。目前，對(duì)ATP的檢測(cè)方法主要有質(zhì)譜法j、高效液相色譜方法J、生物發(fā)光法l5j、熒光分析法，和電化學(xué)生物傳感器法_8J。其中基于核酸適體的生物傳感器，由于其較高的特異性、靈敏度及操作方便，受到越來越多的關(guān)注，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。核酸適體

4、傳感器是一類利用核酸適體作為識(shí)別元件，以電化學(xué)電極、熱敏電阻、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、壓電石英晶體等作為換能器組成的對(duì)目標(biāo)物具有高度選擇性的檢測(cè)器。目前，基于核酸適體生物傳感器檢測(cè)ATP的方法主要有：利用無標(biāo)記的DNA適體作為識(shí)別元件和溴化乙錠作為信號(hào)探針u的方法檢測(cè)ATP，檢出限可達(dá)到0．2mmol／L；利用方波伏安信號(hào)_】的變化進(jìn)行檢測(cè)，所檢測(cè)的ATP的線性范圍為0．01～1．0mmol／L；使用[Ru(NH)，]和[Fe(cN)]，通過加入ATP前后阻抗變化進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)范圍為0．2nmol／L一1．0I．~molfL。而上述核酸適體電化學(xué)傳感器中所采用的電極均為傳統(tǒng)的三電極系統(tǒng)

5、，包括棒狀的工作電極、柱狀對(duì)電極和玻璃Ag／AgC1(或飽和甘汞)參比電極，此種電極無法做到小批量加工，電極表面處理也比較復(fù)雜。本研究采用先進(jìn)的MEMS技術(shù)制備共面薄膜金電極，將傳統(tǒng)的分離的三電極系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，利用絲網(wǎng)印刷工藝將Ag／AgC1絲印在參比電極上，此種電極具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小便攜、易于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、批量制備、成本低等特點(diǎn)。利用核酸磷酸骨架荷負(fù)電特性靜電排斥[Fe(CN)]一所引起的阻抗變化¨實(shí)現(xiàn)對(duì)ATP的檢測(cè)¨。2實(shí)驗(yàn)部分2．1儀器與試劑CHI660A電化學(xué)工作站(美國CHI公司)；電化學(xué)測(cè)量采用三電極系統(tǒng)；GL-161I型離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)；DHG-

6、9030A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；07HWS-2數(shù)顯2013-10-27收稿；2014-01—13接受本文系國家自然科學(xué)基金(No．61002007)、河南省科技創(chuàng)新人才計(jì)劃(No．124100510001)資助項(xiàng)目}E-mail：jiangliying@zzuli．edu．cn第5期姜利英等：基于共面薄膜金電極的三磷酸腺苷適體傳感器恒溫磁力攪拌器(杭州儀表電機(jī)有限公司)；JZCK450—3C磁控濺射設(shè)備(沈陽聚智真空設(shè)備有限公司)；絲網(wǎng)印刷工藝(易達(dá)科技術(shù)有限公司)；RolandGX一24刻字機(jī)(北京三義文訊科技發(fā)展有限公司)；KQ2200E型超聲波

7、清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；電子天平(梅特勒．托利多儀器(上海)有限公司)。ATP適體及其互補(bǔ)鏈由上海生工生物工程股份有限公司合成，其序列為：ATP適體序列：5一ACCT．GGGGGAGTATTGCGGAGGAAGGT一(CH)6-(SH)-3；互補(bǔ)鏈序歹Ⅱ：5一ACCTYCGTGCGGAATrCTCC-3。6-巰基己醇(6-Mercapto一1hexanol，MCH，98％，成都艾科達(dá)化學(xué)試劑有限公司)；三磷酸腺苷(ATP，Sigma公司)；乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA)，三一(2．