用于DNA杂交检测的丝网印刷型生物传感器的研究.pdf

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1、第40卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第8期2012年8月ChineseJournalofAnalyticalChemistryl194～1200用于DNA杂交检测的丝网印刷型生物传感器的研究陈盛珍I】蔡强彭方毅黄新新贾玉玲(重庆理工大学药学与生物工程学院，重庆400054)(浙江清华长三角研究院生态环境研究所，浙江省水质科学与技术重点实验室，嘉兴314006)摘要将单链DNA(ssDNA)固定到丝网印刷碳电极上构成电化学DNA传感器，采用电化学指示剂，建立DNA杂交的检测方法。Co(phen)，什电化学指示剂通过钴盐与配体邻菲罗啉络合制备，采用等离子发射光谱法(ICP-AES

2、)和核磁共振法(NMR)表征功能基团，采用循环伏安法(cv)分析指示剂的电化学特性，并以此为基础研究ssDNA在电极表面的固定及DNA杂交过程。本研究探讨了直接吸附、静电吸附与键合等3种ssD—NA在电极表面的固定方法，结果表明，静电吸附法和键合法具有较高的ssDNA固定量，采用静电吸附法固定探针的电极杂交目标DNA后，Co(phen)什易于嵌入双链DNA(dsDNA)中，CV峰电流(i。)信号随目标DNA浓度增加。本研究采用静电吸附ssDNA的电极检测DNA杂交，实验表明，当探针固定液中ssDNA浓度为5mg／L时，目标DNA浓度在6．65×1～4．26×10mol／L范围内，Co(ph

3、en)3在dsDNA修饰电极上i值与DNA浓度呈良好的线性关系，R为0．9819。本研究为建立新的微生物分子分型手段提供了初步依据。关键词DNA杂交；丝网印刷电极；电化学；生物传感器引言DNA杂交是以DNA的一级结构为依据进行菌种鉴定与检测的依据]。常见的基于DNA杂交的检测方法有聚合酶链式反应(PCR)检测、基因芯片检测和Southernblot等。自20世纪70年代建立South—eri1blot和PCR技术以来，便广泛用于DNA的体外操作与检测研究。如Ho等口采用PCR与Southernblot方法研究了子宫内乳头癌病毒的传染。然而，PCR技术作为DNA体外扩增的一种手段，还需要另外

4、的检测方法，如凝胶电泳、荧光物质的嵌入与检测等；Southernblot需修饰放射性标记，对实验人员有危害。Miller等采用基因芯片检测水中的病原微生物；将DNA探针固定于基底电极上，使用电活性物质为指示剂，连接电学换能器形成DNA生物传感器，如Ye等嘲以乙肝病毒(HBV)的PCR产物为检测对象，以Fe。。为指示剂，在金电极上进行DNA杂交检测；Ju等同使用[Os(bpy)CI：r作为电化学指示剂，检测HBV的PCR产物；HeJazit和Liu等【则分别以亮甲酚蓝和Co(phen)33+为研究DNA传感器的指示剂。此外，还有用于疾病与环境病原微生物检测DNA传感器】，以及用于药物、气体m

5、、重金属等检测。丝网印刷DNA传感器，具有检测快速、灵敏度高、成本低、制备工艺简单等特点。在检测中通常将ssDNA探针修饰到丝网印刷电极(SPE)上，将此SPE放人样品液中进行杂交，富集电化学指示剂构成电化学DNA传感器。丝网印刷生物传感器在催化酶电极中的研究较多，在DNA杂交检测中也有不少应用研究，Ye等“q将经多壁碳纳米管修饰的丝网印刷电极应用于ssDNA及RNA的快速检测。丝网印刷碳糊电极以石墨粉为传感材料，不仅能够通过静电吸附的方式固定DNA探针，还可以通过组合法印刷或用HNO等方法处理使其带入活性基团并键合固定DNA探针。本研究以Co(phen)33+作为电化学指示剂和循环伏安法

6、为分析手段，研究ssDNA探针在SPE上固定，表征SPE上DNA杂交特性。采用等离子发射光谱和H谱核磁共振对电化学杂交指示剂进行定性定量的表征。对3种DNA探针固定方法进行了比较，并分析了静电吸附法和共价键合法固定DNA探针后对DNA杂交检测的响应。201卜12-28收稿；201203—19接受本文系国家科技支撑计划(No．2011BAF02B06)，浙江省科技计划项目(No．2010C33020)和重庆市科委科研课题(CSTC，No．2008BB5331)资助项目E-mail：caiq@~inghua．edu．cn第8期陈盛珍等：用于DNA杂交检测的丝网印刷型生物传感器的研究2实验部分2

7、．1仪器与试剂CHI1000电化学工作站(上海辰华仪器公司)，MT一500M精密马达印刷机(台湾明太网版印刷机械公司)，AFG3022B型任意波形发生器(美国Tektronix公司)，FD一1A-50型冷冻干燥机(北京博医康实验仪器公司)，SPX一20型培养箱(宁波江南仪器厂)等。三羟甲基氨基甲烷(Tris，≥99．8％)，卜(3-二甲氨基丙基)一3一乙基碳二亚胺(EDC，≥97％)，N一羟基琥珀酰亚胺(NHs，98％)