一种氧化铝纳米通道薄膜及其制备方法、应用方法_3

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NA)三羟甲基氨基甲烷(Tris-HCl)缓冲液中12小时以上后,清洗,即得到修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜。
[0115]其中,所述脱氧核糖核酸三羟甲基氨基甲烷缓冲液为:
[0116]1mM的脱氧核糖核酸溶液、500mM的氯化钠溶液、ImM的氯化镁溶液的混合溶液;其中,所述混合溶液的PH值为7.0-8.0o
[0117]上述方案中,所述清洗的步骤包括:
[0118]依次选用浓度为IM的氯化钠(NaCl)溶液、高纯水对所述氧化铝纳米通道薄膜进行清洗,并用氮气吹干所述氧化铝纳米通道薄膜。
[0119]上述方案中,所述脱氧核糖核酸为:5’-NH2-(CH2)6-CCC TTT CCC TTT CCCTTT CCCTTT CCC TTT CCC TTT CCC TTT CCC TTT CCC TTT CCC TTT-3’ ;
[0120]其中,所述C为胞嘧啶;所述T为胸腺嘧啶。
[0121]其次,应用修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对汞离子Hg2+、银离子Ag+进行特异性识别,如图4所示,步骤包括:
[0122]步骤401:采用皮安计法确定修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对应的第一电流;
[0123]步骤402:将所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜浸于含有汞离子Hg2+和/或银离子Ag+的溶液中预设时间后,取出所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜;
[0124]步骤403:采用皮安计法确定步骤402处理后的所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对应的第二电流;
[0125]步骤404:根据所述第一电流和第二电流,确定所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜能否对汞离子Hg2+、银离子Ag+进行特异性识别。
[0126]上述方案中,所述方法还包括:
[0127]步骤一:确定第一溶液,所述第一溶液中含有汞离子Hg2+;所述第一溶液的pH值为5.0-9.0 ;
[0128]步骤二:确定第二溶液,所述第二溶液中含有银离子Ag+;所述第二溶液的pH值为5.0-9.0 ;
[0129]步骤三:将第一个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜、和第二个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜各自浸于第一溶液和第二溶液中预设时间后,取出第一个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜和第二个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜;
[0130]步骤四:采用皮安计法确定步骤三处理后的第一个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对应的第三电流、和第二个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对应的第四电流;
[0131]步骤五:将所述第一溶液和第二溶液中的pH值均调为5或以下;
[0132]步骤六:将步骤四处理后的第一个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜、和第二个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜进行清洗,并将清洗后的第一个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜、和第二个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜各自浸于PH值调整后的所述第一溶液和第二溶液中预设时间后,取出第一个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜和第二个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜;
[0133]步骤七:采用皮安计法确定步骤六处理后的第一个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对应的第五电流、和第二个所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对应的第六电流;
[0134]步骤八:根据所述第三电流、第四电流、第五电流和第六电流,区分所述第一溶液和第二溶液。
[0135]上述方案中,所述步骤401包括:
[0136]将修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜置于双电极电解槽的两个槽体中间的连通处,以将两个槽体中的电解液隔离;
[0137]采用皮安计法确定一槽体电解液中的离子经所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜后进入另一槽体时所形成的第一电流;
[0138]对应地,所述步骤403包括:
[0139]将步骤402处理后的所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜置于所述双电极电解槽的两个槽体中间的连通处,以将两个槽体中的电解液隔呙;
[0140]采用皮安计法确定一槽体电解液中的离子经所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜后进入另一槽体时所形成的第二电流。
[0141]上述方案中,当所述第一电流大于所述第二电流时,确定所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜能对汞离子Hg2+和/或银离子Ag +进行特异性识别;所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜能够对浓度范围在InM-1OmM的汞离子或银离子进行特异性识别。
[0142]这里,由于所述氧化铝纳米通道薄膜修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸,且当修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜浸于含有汞离子(Hg2+)、银离子(Ag+)的溶液中时,所述胸腺嘧啶⑴能够与Hg2+特异性结合形成稳定的且具有发夹结构T-Hg2+-T ;所述胞嘧啶(C)能够与Ag+特异性结合形成稳定的且具有发夹结构C-Ag+-C,导致DNA的构象发生转变,如此,本发明实施例修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜在浸于含有汞离子、银离子溶液中后,使得自身中纳米通道的有效孔径发生变化,进而改变了所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜的离子运输性质,因此,使得所述修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜能够对汞离子、银离子进行特异性识别;而且,当胞嘧啶(C)在酸性条件下,即pH < 5的条件下,能够将Ag+从DNA链上释放下来,形成四链体构型的1-motif DNA,而Hg2+不能从DNA链上释放下来,因此,采用本发明实施例所述的修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜能够通过调节PH将含有汞离子(Hg2+)或含有银离子(Ag+)的溶液区分开来。
[0143]图5为本发明实施例修饰含有胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链脱氧核糖核酸的氧化铝纳米通道薄膜对汞离子和银离子的检测机理示意图;如图5所示,第一行,从左到右依次为:未修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的孔径示意图、修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的孔径示意图、将修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜浸于含有汞离子(Hg2+)的溶液中形成T-Hg2+-T后的孔径示意图、在pH值为4.5的含有Hg2+的溶液中的所述修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道的孔径示意图;这里,由于在pH值为4.5时,T-Hg2+-T结构依然稳定,因此,第一行的第三张孔径示意图与第四张孔径示意图相同;
[0144]第二行,从左到右依次为:未修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的孔径示意图、修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的孔径示意图、将修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜浸于含有银离子(Ag+)的溶液中形成C-Ag+-C后的孔径示意图、在pH值为4.5的含有Ag+的溶液中的所述修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道的孔径示意图;这里,由于C-Ag+-C只能在pH为5至9的环境中稳定存在,当pH < 5时,具体地,当pH值为4.5时,胞嘧啶(C)会部分质子化形成CH+,且未被质子化的胞嘧啶(C)会通过氢键的相互作用形成四链体结构的1-motif DNA,因此,第二行的第三张孔径示意图与第四张孔径示意图不相同;如此,根据图5所示的检测机理,能够对汞离子和银离子的特异性识别,并能够根据所述检测机理能够区分含有汞离子不含有银离子、和含有银离子不含有汞离子的溶液。
[0145]图6为本发明实施例扫描电镜对比图,如图6所示,图6(a)为未修饰有单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的扫描电镜图;(b)为本发明实施例氧化铝纳米通道薄膜的扫描电镜图,即修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的扫描电镜图;(c)为修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的截面高倍扫描电镜图;(d)为修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的截面低倍扫描电镜图。从图6(a)和图6(b)中可以看出,修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的孔径比未修饰有单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的孔径小;而且,从图6(c)和图6(d)中可以看出,所述修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的氧化铝纳米通道薄膜的孔径呈漏斗型,即所述修饰有含胞嘧啶和胸腺嘧啶的单链DNA的
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