碳纳米管修饰电极在DNA损伤及嘌呤检测中的分析研究

摘要

作为碳材料的后起之秀，碳纳米管（CNTs）由于具有大的比表面积，强的吸附能力、高的导电性及良好的生物相容性等特点，在电化学传感器领域得到广泛的关注。然而，由于CNTs之间存在强的π-π堆积和范德华力，很容易出现团聚现象。为了解决这个难题，通常需要对CNTs进行共价或非共价修饰。本论文用功能化碳纳米管构建了电化学传感器，应用于8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）、DNA损伤及嘌呤类的电化学检测。主要研究内容如下：
　　1、首先，采用混酸（HNO3/H2SO4,V/V=1:3）共价功能化原始的MWCNTs，并将其滴涂在玻碳电极表面，制备了一个8-OHdG传感器。该传感器对8-OHdG的氧化具有良好的电化学响应，当8-OHdG的浓度在5.63×10-8-6.08×10-6M和6.08×10-6-1.64×10-5M范围内，8-OHdG的氧化电流与其浓度呈现良好的线性关系，检测限为1.88×10-8M(S/N=3)。此外，该传感器可以用来直接检测DNA氧化损伤所产生的8-OHdG。结果表明，在一定的损伤浓度内，8-OHdG的氧化电流与DNA或鸟嘌呤的损伤浓度成正比。此结果不仅可用来评价DNA的氧化损伤，还可以对因免疫体系突变或缺失引起的相关疾病提供更多有价值的信息。
　　2、采用3,4,9,10-苝四酸（PTCA）对纯化的MWCNTs进行非共价功能化，提高了MWCNTs的比表面积和导电性，并将其修饰在玻碳电极表面，用于同时检测腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）。实验结果表明，该传感器对A和G的氧化具有很好的电化学响应，当A和G的浓度分别在1.74×10-7M-2.09×10-5M和7.59×10-8-2.09×10-5M范围内，A和G的氧化电流与其各自的浓度呈现良好的线性关系，相应的检测限分别为5.8×10-8M和2.53×10-8M(S/N=3)。而且，通过循环伏安法（CV），我们首次对G的氧化机理进行了研究，证实了G的电化学行为与与起始电压及扫描方向相关。最后，通过对小牛胸腺DNA中A和G含量的成功检测，表明该修饰电极在生物分子的灵敏分析中具有很大的应用前景。

目录

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

1 绪论

1.1 电化学传感器

1.1.1 电化学传感器概述

1.1.2 电化学传感器的原理

1.1.3 电化学传感器的分类

1.1.4 电化学传感器的应用

1.2 碳纳米管

1.2.1 碳纳米管概述

1.2.2 碳纳米管的结构

1.2.3 碳纳米管的制备

1.2.4 碳纳米管的性质

1.2.5 碳纳米管的功能化

1.2.6 碳纳米管修饰电极在分析化学中的主要应用

1.3 DNA

1.3.1 DNA概述

1.3.2 DNA的组成[50, 51]

1.3.3 DNA的性质[50, 52]

1.3.4 DNA氧化损伤及8-OHdG的概述

1.3.5 DNA及其氧化损伤的分析方法

1.4本文研究思路

2. 碳纳米管修饰电极对8-OHdG的检测及DNA氧化损伤的评价

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂

2.2.2 仪器

2.2.3 MWCNTs的纯化

2.2.4 传感器的制备

2.2.5 DNA和鸟嘌呤损伤溶液的制备方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 MWCNTs/GCE的表征

2.3.2 8-OHdG在MWCNTs/GCE上的电化学行为

2.3.3 8-OHdG传感器的性能

2.4 结论

3. 3,4,9,10-苝四酸功能化碳纳米管修饰电极对腺嘌呤和鸟嘌呤的同时检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂

3.2.2 仪器

3.2.3 MWCNTs的纯化

3.2.4 PTCA的制备

3.2.5 PTCA-MWCNTs的制备

3.2.6 PTCA-MWCNTs/GCE的制备

3.2.7 DNA样品的制备

3.3 结果与讨论

3.3.1 PTCA-MWCNTs/GCE的表征

3.3.2 腺嘌呤和鸟嘌呤在PTCA-MWCNTs/GCE上的电化学行为

3.3.3腺嘌呤和鸟嘌呤在PTCA-MWCNTs/GCE上的检测

3.4 结论

参考文献

攻读硕士期间论文发表及科研情况

致谢