基于水滑石-金纳米粒子的阻抗型核酸适配体传感器的研究.pdf

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1、第44卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第1期2016年1月ChineseJournalofAnalyticalChemistry11O～ll6DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．150316基于水滑石-金纳米粒子的阻抗型核酸适配体传感器的研究杨绍明丁素游陈延胜张小荣郑碉郑龙珍(华东交通大学理学院化学化工系，南昌330013)摘要在玻碳电极表面用电化学沉积法一步合成钴铝水滑石一金纳米粒子(CoAlLDH—GNPs)复合纳米材料，以复合纳米材料作为核酸适配体(Apt)的固

2、定化基质，建立了一种高灵敏的阻抗型适配体传感器。采用扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)对CoAlLDH—GNPs复合纳米材料进行了表征，对电极的组装过程采用循环伏安法和电化学阻抗进行表征，对传感器的性能采用电化学阻抗进行研究。复合纳米材料CoAlLDH—GNPs构筑的传感器对凝血酶(THR)具有良好的信号响应，线性相关系数R=0．995，检出限为0．3ng／L(S／N=3)，检测范围为1．0ng／L一100tLg／L。关键词水滑石复合纳米材料；阻抗型；核酸适配体传感器；凝血酶1引言凝血酶是人体内

3、不可或缺的一种生理蛋白酶，具有快速止血的作用，能使血浆内的纤维蛋白原从可溶性转变成不溶性。在伤口愈合、凝血等病理和生理过程中扮演着关键的角色，故对凝血酶的测定在临床应用和病理分析上具有十分重要的现实意义_1．2j。核酸适配体是由指数富集配体系统进化技术(SELEX)筛选产生的单链DNA或RNA，能与蛋白质、多肽、氨基酸和生物小分子等物质发生特异性结合。以核酸适配体与凝血酶的特异性结合为基础构建的测定凝血酶的核酸适配体传感器的研究十分活跃，已有采用不同的检测方法如电化学I4J、荧光J、电化学发光_6和表面

4、等离子体共振等检测凝血酶的报道。其中，电化学检测方法中的电化学阻抗技术具有灵敏度高、简单、非标记等优点，近年来，电化学阻抗型核酸适配体传感器的研究备受关注。在这些研究中，为了提高电化学阻抗型核酸适配体传感器的灵敏度，纳米材料，如金纳米粒子(GNPs)J、碳纳米管J、石墨烯叫和石墨烯一金纳米粒子复合材料1¨等，常作为固定化适配体的基材，复合纳米材料兼具几种组成材料的优点，有利于进一步提高传感器的性能，本实验将水滑石．金纳米粒子复合材料为固定化适配体的基材。层状双金属氢氧化物(Layereddoublehy

5、droxides，LDH)被称为类水滑石化合物，是由二价和三价金属离子组成的金属氢氧化物，及层与层间填充的阴离子而构成的一类无机层状化合物，具有离子交换性能好、表面积大、生物相容性良好等优点’”J。利用水滑石带正电荷的特点可以将带负电荷的核酸适配体静电吸附在其表面，进而将核酸适配体固定在电极上’”。金纳米粒子因其对生物分子具有良好的结合能力及其自身的高负载能力、较高的比表面积和催化活性，用它来构建生物传感器可提高灵敏度和稳定性，已被广泛应用于制备电化学生物传感器16]。鉴于以上物质特性，金纳米粒子具有比

6、表面积大和导电性好的优点，对适配体的固载量和传感器的灵敏度均会有所提高。将金纳米粒子引入到水滑石中形成复合纳米材料，金纳米粒子一方面可提高复合材料的导电性，有利于电化学测试，另一方面可有效增大复合材料的比表面积，进而增大适配体的固载量。利用复合纳米材料中金纳米粒子的比表面积大和导电性好与水滑石由高的电荷密度而引起的强吸附性的协同作用，将大量适配体固定在电极表面，可有效提高传感器的性能。该复合纳米材料的制备方法有化学合成法n驯和电化学沉积法两种，而用简单的一步法电化学沉积LDH—GNPs复合纳米材料，将其

7、作为固定适配体的基质，在核酸适配体生物传感器中尚未见报道。本实验采用一步法，在基础电极表面电化学合成制备CoAlLDH与GNPs的复合纳米材料，静电吸2015-04—19收稿；2015-07—19接受本文系国家自然科学基金资助项目(Nos．21465012，21065004)：ItE—mail：yangsm79@163．corn第1期杨绍明等：基于水滑石一金纳米粒子的阻抗型核酸适配体传感器的研究111哪I一卜一瞄一，、，’_AptBSACoAlLDH图1核酸适配体生物传感器组装及测试原理示意图Fig．1

8、Schematicillustrationofaptamer(Apt)biosensorwithfabricationstepsandperformanceCoAlLDH：Cobaltaluminiumlayereddoublehydm~des；GNP：goldnanoparticles；THR：thrombin．2实验部分2．1仪器与试剂电化学工作站CHI660C(上海辰华仪器公司)；三电极体系(铂电极对电极，Ag／AgC1／KC1(饱和