碳納米管復(fù)合材料修飾電極的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、DNA的電化學(xué)研究始于上世紀(jì)50年代,隨著極譜學(xué)的迅速發(fā)展,早期的研究主要集中在DNA及其堿基的伏安行為研究及測定方面。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展,其他的電分析化學(xué)方法也應(yīng)用于DNA的研究。目前,DNA的電分析化學(xué)研究主要在DNA的結(jié)構(gòu)形態(tài)分析、堿基序列分析,以及DNA的損傷和基因診斷方面有重要意義,并且可為DNA與各類金屬離子及藥物等小分子物質(zhì)的相互作用研究提供依據(jù)。
　　核酸在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物主要是嘌呤類化合物。在尿樣中核酸代謝產(chǎn)物主

2、要有尿酸和黃嘌呤,檢測尿樣中的尿酸和黃嘌呤對于生物醫(yī)學(xué)診斷和多種疾病發(fā)病機(jī)制的研究具有指導(dǎo)作用。
　　作為DNA氧化損傷的生物標(biāo)志物，8-羥基-2’-脫氧鳥嘌呤核苷(8-OH-dG)的電化學(xué)行為及檢測已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。8-羥基-2’-脫氧鳥嘌呤核苷在正常人尿樣中的濃度一般保持恒定,所以其濃度的檢測對許多癌癥的預(yù)測與診斷具有非常重要的意義。
　　近年來,納米復(fù)合材料(Nanocomposites)的研究發(fā)展比較迅速。由于

3、納米復(fù)合材料的分散相具有納米尺度效應(yīng),大的比表面積,強(qiáng)的界面相互作用和獨(dú)特的物理—化學(xué)性能,使其與常規(guī)復(fù)合材料相比有更大的優(yōu)勢,可以制備出多功能復(fù)合材料。目前在電分析化學(xué)領(lǐng)域,利用碳納米管復(fù)合材料直接的協(xié)同作用來發(fā)展和構(gòu)建新的高靈敏度、高選擇性的修飾電極及傳感器已經(jīng)成為碳納米管復(fù)合材料應(yīng)用研究的一個重要方面，具有重要的理論意義和廣泛的應(yīng)用前景。
　　本課題中，選擇單壁碳納米管和量子點(diǎn)復(fù)合材料制備修飾電極并應(yīng)用于生物電活性分子的電化

4、學(xué)行為研究及定量檢測。利用制備的復(fù)合材料修飾電極研究了脫氧核糖核酸的堿基及其損傷產(chǎn)物的電化學(xué)行為，實(shí)現(xiàn)了多種物質(zhì)的共同測定。結(jié)果顯示，碳納米管和量子點(diǎn)復(fù)合材料有著高靈敏性能和高穩(wěn)定性的特點(diǎn),對于多種檢測對象有著優(yōu)良的分離性能和穩(wěn)定性。另外，制備了碳納米管/DNA復(fù)合材料的修飾電極,研究抗癌藥物阿霉素在修飾電極上和DNA的相互作用,提出了一種簡便快捷的研究DNA與抗癌藥物的電化學(xué)研究方法。運(yùn)用電化學(xué)預(yù)處理玻碳電極研究了DNA在體內(nèi)的代謝產(chǎn)

5、物尿酸、黃嘌呤和損傷產(chǎn)物8-羥基-2’-脫氧鳥嘌呤核苷的電化學(xué)行為,并進(jìn)行了濃度檢測,均取得理想的結(jié)果。本文具體工作如下：
　　1. DNA四種堿基在單壁碳納米管/CdTe/CdS量子點(diǎn)復(fù)合膜修飾玻碳電極上的電化學(xué)行為及檢測研究
　　結(jié)合納米材料的特性和量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，制備了單壁碳納米管/CdTe/CdS量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極，考察了DNA的四種堿基在修飾電極上的電化學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在伏安掃描中，嘌呤和嘧啶堿基都能在修

6、飾電極上產(chǎn)生氧化峰。由緩沖液的pH和掃描速度對其峰電流和峰電位的影響,得出四種堿基在修飾電極上的電化學(xué)行為特征。重點(diǎn)研究了嘌呤堿基在修飾電極上的電化學(xué)行為及測定,并對實(shí)際樣品,酸消解DNA產(chǎn)生的嘌呤堿基殘基進(jìn)行了測定。結(jié)果顯示兩種嘌呤的氧化峰電流在一定范圍內(nèi)與DNA濃度成線性關(guān)系,建立了樣品中嘌呤堿基含量的檢測方法。
　　2.單壁碳納米管/CdTe/CdS量子點(diǎn)修飾電極用于8-羥基-2’-脫氧鳥嘌呤核苷的電化學(xué)行為研究及高選擇性測

7、定
　　用制備的單壁碳納米管/CdTe/CdS量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾電極研究了8-OH-dG的電化學(xué)行為及其定量檢測。尿酸濃度在0.5-10μM范圍內(nèi),0.706μM的8-OH-dG峰電流變化的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5％,基本保持不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,這種單壁碳納米管和CdTe/CdS量子點(diǎn)復(fù)合材料修飾的電極在對生物分子抗干擾檢測和共同檢測方面表現(xiàn)出良好的性能,其穩(wěn)定性和重現(xiàn)性使性質(zhì)或結(jié)構(gòu)相近的兩種物質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)同時檢測,這些性能歸功于碳納米

8、管的高靈敏度和量子點(diǎn)的穩(wěn)定性相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)證明,這種修飾電極具有很好的應(yīng)用前景。
　　3.DNA代謝產(chǎn)物在電化學(xué)預(yù)處理玻碳電極上電化學(xué)行為的研究及定量檢測
　　利用預(yù)處理玻碳電極研究了尿樣中的核酸代謝產(chǎn)物尿酸和黃嘌呤的電化學(xué)行為,在一定范圍內(nèi)其在修飾電極上的氧化峰電流與各自的濃度成線性關(guān)系,得到尿酸和黃嘌呤的標(biāo)準(zhǔn)曲線。利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法對稀釋樣品中的這兩種物質(zhì)的含量進(jìn)行了確定,結(jié)果與文獻(xiàn)值相符。另外對DNA的損傷產(chǎn)物8-OH-dG

9、進(jìn)行了檢測,在0.176-3.53μM范圍內(nèi)得出兩段線性關(guān)系曲線。在一定含量的樣品基礎(chǔ)上加入一系列標(biāo)準(zhǔn)濃度的8-OH-dG,8-OH-dG的氧化峰電流與加入的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度也呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。結(jié)論顯示,這種電極在評估人體尿樣中DNA的代謝產(chǎn)物和損傷產(chǎn)物方面具有潛在的應(yīng)用價值。
　　4.碳納米管/DNA修飾電極用于阿霉素與DNA的相互作用研究
　　制備了碳納米管/DNA復(fù)合材料修飾電極,研究了抗癌藥物阿霉素在修飾電極上和DN