DNA共價(jià)功能化碳納米管的制備及其電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、碳納米管自從1991年被Iijima發(fā)現(xiàn)后，就因其優(yōu)越的力學(xué)、電學(xué)等性能迅速成為物理、化學(xué)、材料及生物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，隨著對(duì)納米材料研究的深入，越來(lái)越多的人將納米材料作為一種新型的生物傳感材料應(yīng)用于化學(xué)修飾電極與生物傳感器領(lǐng)域。具有特殊結(jié)構(gòu)的一維納米材料-碳納米管決定了它們具有優(yōu)良的電化學(xué)性質(zhì)，在電化學(xué)和電分析化學(xué)，如電催化和電化學(xué)傳感器等研究開(kāi)辟了廣闊的前景。
　　把碳納米管用作化學(xué)修飾電極或傳感器電極材料時(shí)，不僅具有納

2、米材料本身的特性，同時(shí)也具有碳納米管大的比表面積、表面活性高、表面帶有較多的功能基團(tuán)以及良好的生物親和性等優(yōu)異性質(zhì)，能固定大量的生物活性分子，提高其固定效率和修飾電極的響應(yīng)信號(hào)、重現(xiàn)性、檢測(cè)限及靈敏度等性能，碳納米管的這些特性對(duì)于提高生物傳感器性能具有重大意義。碳納米管在生物化學(xué)以及生物電分析化學(xué)等方面的應(yīng)用，必須使碳納米管對(duì)生物分子具有特異性的相互作用，特別是對(duì)生物分子的識(shí)別，這就必須對(duì)碳納米管進(jìn)行生物分子功能化，使其具有良好的生物相

3、容性和識(shí)別功能。
　　本文在借鑒與總結(jié)前人對(duì)國(guó)內(nèi)外利用生物分子酶、蛋白質(zhì)、氨基酸、肽螺旋、抗原/抗體、脫氧核糖核酸（DNA）等功能化CNTs研究的基礎(chǔ)上，利用脫氧核糖核酸（DNA）末端的氨基與羧基化碳納米管上的羧基形成酰胺共價(jià)鍵，制備了DNA共價(jià)功能化的碳納米管，并采用紅外吸收光譜(FT-IR)、原子力顯微鏡(AFM)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)表征方法對(duì)羧基化的碳納米管、DNA功能化碳納米管的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了分析，并通過(guò)循環(huán)伏安法

4、(CV)、交流阻抗法(EIS)、微分脈沖伏安法(DPV)對(duì)DNA共價(jià)功能化的碳納米管電極的電化學(xué)性能以及核黃素與碳納米管表面固定化的DNA的相互作用進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：DNA通過(guò)酰胺共價(jià)鍵成功的固定連接到碳納米管表面，生物分子DNA仍然保持生物活性，能夠與其它生物分子發(fā)生相互作用，并利用制備的DNA功能化碳納米管（DNA/MWNTs）電極對(duì)核黃素（RF）進(jìn)行檢測(cè)，在5.0×10-6～3.0×10-5 mol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，核黃素

5、的檢出限為1.43×10-6 mol/L。
　　采用電化學(xué)方法對(duì)固定在DNA/MWNTs電極上的DNA與亞甲基藍(lán)(MB)的相互作用進(jìn)行了研究,通過(guò)詳細(xì)考察MB在DNA/MWNTs電極上的電化學(xué)行為以及掃描速度、pH、離子強(qiáng)度、和MB的濃度對(duì)MB在DNA/MWNTs電極上電化學(xué)性能的影響，優(yōu)化了DNA與亞甲基藍(lán)相互作用的條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在20～200 mV?s-1掃描速度范圍內(nèi)，MB在DNA/MWNTs電極上的氧化還原過(guò)程由為吸