一种基于阴离子卟啉-碳纳米管的DNA传感电极的制备方法与流程

本发明属于电化学和纳米材料技术领域，涉及四磺基苯基卟啉（tspp）修饰电极制备技术领域，尤其是涉及一种基于阴离子卟啉-碳纳米管的dna传感电极的制备方法和该电极用于ssdna的检测。

背景技术：

纳米材料技术是20世纪90年代初发展起来的一门多学科交叉的新兴学科，它的发展开辟了人类认识了解世界的新层次。碳纳米管（cnts）由于其独特的理化性质如导体和半导体性质、极高的机械强度、较大的比表面积和长径比、较多的催化位点等而备受科学家的关注。目前，批量制备高质量cnts的方法日臻成熟，然而cnts自身也有缺点，如存在有不溶不熔性、易于缠结团聚和表面功能基团缺乏等问题，使其难以加工操纵、可分散性与稳定性差，由于出现以上种种问题，科学家也在努力寻找着能提高cnts性能的修饰物，随后把目光转向了卟啉类化合物，卟啉是一类具有4个吡咯分子π-π大共轭环的化合物，具有刚性的平面结构和高度的稳定性，这些特性使其具有分子识别性和丰富的光电性能。众所周知，吡啶基、磺酸基、氨基、羧基等大极性基团及金属离子具有良好的水溶性，基于此，可以把卟啉与这些离子基团结合在一起得到水溶性良好的水溶性卟啉衍生物。通过化学方法将水溶性卟啉和碳纳米材料合成的复合物结合了两种物质的优良性质，也同时克服各自存在的缺点，在化学、生物检测领域应用前景广泛。

dna修饰电极作为dna结构分析和检测的重要手段，广泛用于基因生物传感器及dna与药物分子相互作用的电化学研究，，在dna生物传感器的制备工程中，dna在电极表面的固定化是研究的重点，鉴于水溶性卟啉和cnts各自良好的导电性、生物兼容性，大的比表面积等特性，可增加dna在电极表面的固定量，我们拟将二者固载dna修饰玻碳电极，制备新型的dna传感电极。综上所述，本发明通过极其简便的滴涂法，将cnts超声分散在tris-hcl缓冲液中，加入ssdna及其互补配对的ssdna，最后加入阴离子卟啉（tspp）溶液。本发明制备的dna生物传感电极，结合dna互补配对的特异性和电化学检测的高灵敏性，有望为癌细胞的早期诊断提供新的途径。

技术实现要素：

本发明旨在开发一种基于阴离子卟啉-碳纳米管的dna传感电极的制备方法，提供一种操作简单、性能优异的修饰电极及其制备方法。本发明制备该修饰电极的同时也能达到对dna的定性检测，为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于阴离子卟啉-碳纳米管的dna传感电极的制备方法，包括以下步骤。

（1）将玻碳电极(gce)用0.3μm、0.05μm的α-al2o3抛光洗净，分别在去离子水、乙醇、去离子水中超声洗净，室温晾干。

（2）将碳纳米管超声分散在0.05m，ph=8.00的tris-hcl含有0.1mkcl缓冲液中，得到cnts分散液，质量浓度为2.5×10^-3gl^-1。

（3）首先将碳纳米管（cnts）超声分散在tris-hcl缓冲液中，然后加入ssdna及能互补配对ssdna，最后加入阴离子卟啉（tspp）溶液。最后通过滴涂法得到tspp/dsdna/cnts/gce修饰电极。

（4）将上述修饰电极为工作电极、以铂丝为辅助电极、以agcl-ag为参比电极，建立三电极体系，在chi-660e电化学工作站上通过进行检测，采集电信号。

本方法发明所述的材料能均匀的修饰在电极表面，采用此纳米材料修饰的电极具有良好电化学性能，对dna有良好的电化学响应。

附图说明

图1为不同材料修饰电极的电化学响应的循环伏安图（agce；bcnts/gce；ctspp/gce；dtspp/cnts/gce）。

图2为修饰电极对单双链dna的电化学响应的微分脉冲伏安图（agce；btspp/ssdna/cnts/gce；ctspp/dsdna/cnts/gce）。

图3为不同修饰电极对单双链dna的电化学响应的微分脉冲伏安图（a：gce；b：ssdna/cnts/gce；c：dsdna/cnts/gce；d：tspp/ssdna/cnts/gce；e：tspp）。

图4为不同修饰电极对单双链dna的电化学响应的交流阻抗图（a：gce；b：ssdna/cnts/gce；c：dsdna/cnts/gce；d：tspp/ssdna/cnts/gce；e：tspp/d）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

实例1本发明用于一种基于阴离子卟啉-碳纳米管的dna传感电极的制备方法

将gce用0.3μm，0.05μm的α-al2o3抛光成镜面，再依次用乙醇和二次蒸馏水分别超声清洗，室温晾干。将碳纳米管超声分散在0.05m，ph=8.00的tris-hcl含有0.1mkcl缓冲液中，得到cnts分散液，质量浓度为2.5×10^-3gl^-1；再将ssdna（2.0×10^-6m）及其互补配对的ssdna（2.0×10^-7m）加入制备好的cnts分散液，然后加入tspp溶液（2.5×10^-7m），tspp能通过π-π作用吸附在cnts表面，但是因为ssdna的排斥作用，而无法接近cnts；然而杂交反应形成的dsdna从碳纳米管表面脱落的同时tspp通过π-π作用吸附在cnts表面，最后通过滴涂法得到修饰电极。

实例2本发明所制dna生物传感电极的电化学性能检测。

（1）不同修饰电极的电化学性能检测

分别以gce、cnts/gce、tspp/gce、tspp/cnts/gce修饰电极为工作电极、以铂丝为辅助电极、以ag-agcl为参比电极，建立三电极体系，在chi-660e电化学工作站上，在-0.2～0.6v电位范围内，在0.005m[fe(cn)6]^3−/4−，0.10mkcl电解质溶液中，采用电化学循环伏安法（cv）对其进行电化学性能表征，如图1所示，发现修饰电极（图1曲线d）相比于单独修饰电极（图1曲线a、b和c）的峰电流更大，电势差更小，表明该修饰电极导电性优异，说明本发明所制的修饰电极更有利于电极表面的电子传递。通过采用循环伏安法考察该复合膜电极的电化学行为的结果表明，本发明所得修饰电极tspp/cnts/gce，其在电解质溶液中具有良好电化学响应。

（2）tspp/cnts/gce修饰电极对dna的检测

本发明以tspp/ssdna/cnts/gce和tspp/dsdna/cnts/gce为工作电极，在0.05m，ph=8.00的tris-hcl含有0.1mkcl缓冲液进行微分脉冲伏安扫描，得到微分脉冲伏安图，如图2所示。互补配对后的dsdna修饰电极（图2曲线c）的峰电流和ssdna存在下的修饰电极（图2曲线b）的峰电流能明显区别，说明tspp/dsdna/cnts/gce能成功对互补配对碱基序列dna进行检测。

（3）不同修饰电极对dna的检测

本发明以gce、ssdna/cnts/gce、dsdna/cnts/gce、tspp/ssdna/cnts/gce、tspp/dsdna/cnts/gce为工作电极，在0.05m，ph=8.00的tris-hcl含有0.1mkcl缓冲液进行微分脉冲伏安扫描，得到微分脉冲伏安图，如图3所示。在tspp存在下，相对于tspp/ssdna/cnts/gce与tspp/ssdna/cnts/gce峰电流（图3曲线d和e）差异明显要比在无tspp存在下的峰电流（图3，曲线b和c）差异大得多，说明在tspp的存在下能成功达到对互补配对dna的定性检测，也说明tspp存在的重要性；同样，在0.05mtris-hcl缓冲液（ph7.40）含有0.005m[fe(cn)6]^3−/4−和0.20mkcl缓冲液中，上述修饰电极同样用交流阻抗法进行表征，得到交流阻抗图，如图4所示，在tspp存在下导电性最好（图4，曲线d和e），有利于电子传输，且在互补配对dna存在，（图4，曲线e）阻抗最小（与微分脉冲伏安图相吻合一致，峰电流最大），说明通过交流阻抗法能对互补配对的dna进行检测。