电化学dna生物传感器应用现状

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1、第9卷第3期黄山学院学报Vol.9，NO.32007年6月JoumalofHuangshanUniversityJun.2007电化学ONA生物传感器应用现状李长江(黄山学院化学系，安徽黄山245041)摘要:对电化学DNA生物传感器的基本原理作了介绍，对近期有关其应用的文献加以分类和评述，并对其发展进行了展望。关键词:电化学DNA生物传感器;原理;应用中图分类号:Q599文献标识码:A文章编号:1672一447x(2007)03一0071一03脱氧核糖和磷酸三部分组成。特定DNA的碱基序1前言列与其互补链的杂交，是各种测定DNA技术的基础。已有许多

2、方法被用于DNA测定，经典的、应用自1962年clark提出设想，1967年uPkike和比较广泛的是使用放射性同位素标记的方法，阅特凡cki首次研制出生物传感器以来，生物传感器这一别是用[lreP标记应用普遍。这类方法测定DNA有较新技术已引起生物医学、环境科学、农业科学等领高的灵敏度，然而它们亦存在明显的缺陷，主要是放域科学家的重视，使之在国际上开始广泛研究。所谓射性标记物的辐射有损于操作者健康，使用要在限生物传感器，是指用固定化的生物材料(酶、抗原、抗定的实验室和设施下进行，操作很不方便;另外放射体、激素、DNA、RNA)或生物体本身(细胞、细

3、胞器、性物质半衰期短，故使用期限短。在研究者们的努力组织)作为敏感元件的传感器。在生物传感器中除敏下，各种新的DNA检测技术不断出现，首先要显著感元件(分子识别元件)之外还有信号转换器，常用的的改进是采用非放射性物质作标记物，，门如采用生信号转换器有电化学电极、石英晶体、离子敏场效物素阎、地高新配质网、荧光染料冈等。但这些传统的应晶体管、热敏电阻器及微光管等。其中以生物材方法都需要标记探针，花费时间长，操作复杂。聚合料为敏感元件，以电化学电极为信号转换器、以电势酶链反应夕C玛是目前应用最为广泛的测定DNA或电流为特征检测信号的生物传感器称为电化学的技

4、术，刚它有很高的灵敏度，已被广泛地用于基因生物传感器(也称生物电极)。根据作为敏感元件所缺失和点突变的检测。但是PCR难以定量测定靶用生物材料的不同，电化学生物传感器分为酶电极基因，且分析时间较长。因此研究者们仍在致力于寻传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组求一种高灵敏度、快速定量测定DNA的方法。织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器电化学DNA传感器正是在这一思想指导下，近等。几年迅速发展起来的一种全新的生物传感器。电化DNA(脱氧核糖核酸)是一切生物的基本遗传物学DNA传感器利用单链DNA(ssDNA)作为敏感元质，对DNA的研

5、究是生命科学领域中极为重要的件通过共价键合或化学吸附固定在固体电极表面，内容。因此，对人体组织、血液、微生物、病毒等样加上识别杂交信息的电活性指示剂(称为杂交指示品中特定DNA序列的定量检测有着十分重要的剂)共同构成的检测特定基因的装置。如图1所示。意义。11一，DNA分子是多聚脱氧核昔酸，它由碱基、收稿日期:2007一03一11作者简介:李长江(1978一)，安徽救县人，黄山学院教师。黄山学院学报2007年用该传感器检测了22氨基蔡、12氨基葱、22氨基.;电极预处理单涟DN侧呆针一一一-一~~~-一~一-.卜葱等芳香胺类污染物，主要用于对天然地

6、下水污固定价染的监测，未受污染的地下水不产生检测信号峰。单链D拟片断wang等对DNA传感器在环境监测方面的应用做了较详细的综述。1131互补的单链DNA杂交指示剂2.2监测环境病原微生物.~-一一一~~碑一~，，，，~种一种一门.卜-~一~一钾~一州，门口卜杂交嵌入大肠杆菌(E.coli)是一种致病菌，常会引起腹泻等疾病，因此，食物、环境中大肠杆菌的定量监双链ONA双、蕊交指示剂测十分重要。wang等利用丝网印刷转换器，研制了测定环境中E.ColiDNA序列的电化学生物传感器，他们将一段252mer的DNA探针固定在丝网印刷碳电极上。方法是将电

7、极置于浓度SLg/mL图1电化学ONA传感器的原理示意图的DNA探针醋酸盐缓冲液印HS.2)中，先在+1.sv其工作原理是利用固定在电极表面的某一特下停留1而n后在+0.sv下搅拌2而n，然后用含有定序列的ssDNA与溶液中的互补序列DNA的特NaCI和磷酸盐的缓冲液(pH7.0)清洗，制作成了覆盖异识别作用(分子杂交)形成双链DNA(dsDN拗，同有探针的电极，再与E.cohDNA靶基因杂交，用c。时借助一能识别ssDNA和dsDNA的杂交指示剂的山p刃3+3作杂交指示剂，在TrisZHCI缓冲液中+电化学响应信号的改变来达到检测基因是否存在，0.

8、5v电位下测量其电流值，籍此测定了环境水样品达到定性的目的。同时，当互补序列DNA的浓度发中的E.coli.