基于石墨烯化學修飾電極的適體傳感器.pdf

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1、第40卷分析化學(FENXIHUAXUE)研究簡報第3期2012年3月ChineseJournalofAnalyticalChemistry437～441基于石墨烯化學修飾電極的適體傳感器王延平肖迎紅吳敏陸天虹楊小弟(江蘇省新型動力電池重點實驗室，南京師范大學化學與材料科學學院，南京210097)摘要采用石墨烯(RGO)作載體，凝血酶適體(TBA)作探針，凝血酶為目標蛋白，電化學阻抗譜(EIS)為檢測技術，建立了檢測蛋白質(zhì)的新方法。由于RGO可增大電極有效表面積并提高電極表面電子傳輸速率以及TBA的特異性識別能力，此方法具有較高的靈敏度和良好的選擇性。采用本方法檢測凝血

2、酶的線性范圍為O．3～10fmol／L，檢出限為O．26fmol／L。本研究將RGO應用于電化學適體傳感器，證實了RGO修飾電極在電化學適體傳感器領域中潛在的應用價值。關鍵詞石墨烯；適體傳感器；電化學阻抗譜；凝血酶1引言蛋白質(zhì)生物分子是組成和維持生命活動的重要物質(zhì)，因此這類物質(zhì)的分析檢測具有重大意義。生物傳感器是簡單、快速檢測生物分子的重要工具，如免疫檢測中的抗體在檢測蛋白質(zhì)的生物傳感器中廣泛應用。隨著體外人工進化程序的出現(xiàn)，提供了能分離識別各種各樣目標分子的核酸適體。與抗體相比較，適體具有高特異性、高親和力、分子量小、與目標分子結合空間位阻小、可重復利用和穩(wěn)定性良好等

3、優(yōu)點。適體不僅可以與酶、生長因子等較大的蛋白質(zhì)分子結合，而且也可以與金屬離子、氨基酸等小分子物質(zhì)結合，甚至可以與完整的病毒顆粒、細菌和細胞等結合】，在治療與診斷方面成為與抗體競爭的對手。在適體眾多的目標待測物中，蛋白質(zhì)的研究是一個熱點。石墨烯(RGO)是單層碳原子緊密排列的二維納米材料，其特殊的二維結構，使其除具有納米效應外，還具有完美的量子隧道效應、半整數(shù)的量子霍爾效應和從不消失的電導率嘲等一系列優(yōu)異性質(zhì)；其內(nèi)部電子運動速率可達光速的1／300t71，修飾于電極表面可有效促進電子轉移[81，以上這些性質(zhì)使RGO成為電化學生物傳感器的理想材料。目前RGO可用于檢測NO：

4、[9]、多巴胺【】、葡萄糖【“】、蛋白質(zhì)”】、細胞色素。以光學為檢測信號的RGO適體傳感器已有報道[161，但將RGO應用于電化學適體傳感器的研究鮮有報道。本研究將RGO通過一定的方法修飾于電極表面，以高特異性分子識別物質(zhì)凝血酶適體(TBA)作為探針，凝血酶為目標蛋白，利用高靈敏性的電化學阻抗譜(EIS)，建立了檢測蛋白質(zhì)的新方法。將氧化石墨烯(G0)固定在玻碳電極(GCE)表面，利用還原反應獲得RGO修飾電極。進一步通過丌一丌堆積作用，或利用碳二亞胺反應[1結合TBA。當TBA與環(huán)境中凝血酶結合時會形成四聚體一凝血酶復合物，導致修飾電極表面交流阻抗值發(fā)生變化。本研究以

5、氧化還原指示劑[Fe(CN)／Fe(CN)1在電極／電解液界面電子轉移電阻(R)發(fā)生變化作為檢測信號，將RGO應用于電化學適體傳感器，為蛋白疾病的診斷和臨床治療提供具有應用價值的分析方法與技術。2實驗部分2．1儀器與試劑CHI660B電化學工作站(上海Chenhua公司)；2100型透射電子顯微鏡(日本電子公司)；數(shù)顯恒溫201卜07-16收稿；201l一09-24接受本文系國家自然科學基金(No．20875047)和江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目E-mail：yangxiaodi@njnu．edu．cn；yhxiao@njQU．edu．Gn，、438分析化學第40卷

6、水浴鍋(常州Guahua公司)；傅里葉變換紅外光譜儀(美國Varian公司)。TBA為f-NH一GGTTGGTGTGGTTGG-3，由上海柏業(yè)貿(mào)易有限公司合成；GO為實驗室自行合成；人體a一凝血酶(Sigma公司)；卜(3一二甲氨基丙基)-3一乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N一羥基琥珀酰亞胺(NHS)購自Sigma-Aldrich公司；牛血清白蛋白(BSA)和胰蛋白酶(TYP)購自上海瑞鼎化學技術有限公司；其它化學試劑均為分析純，實驗用水均為二次蒸餾水(18．25MQ·cm)。2．2實驗方法2．2．1GO電極的制備GCE依次用0-3和0．05／．tm的a-A1：O拋光至

7、呈鏡面，依次用水和無水乙醇清洗、超聲2min，最后用水沖洗干凈，室溫下干燥。將2L殼聚糖(cs)和GO混合溶液(1：4，v／v，0．6g／LGO)滴涂在GCE表面，室溫干燥6h，得GO電極。2．2．2RGO電極的制備GO修飾電極浸于85％的水合肼中，在恒溫60℃下加熱6h，停止加熱后，繼續(xù)浸泡18h，取出電極后依次用水、0．1mol／L磷酸鹽緩沖溶液(PBS)沖洗干凈，得RGO電極。2．2．3TBA在RGO電極上的固定將RGO電極于1．5v電位下活化5min，然后將其浸于O．5mL含有10mmol／LNHS和10mmol／LEDC的0．1