基于碳纳米管的miRNA电化学/有机电化学晶体管生物传感器的制备及性能研究

摘要

本文利用多壁碳纳米管独特的物理和化学性能，通过共价交联法制备了捕获探针/多壁碳纳米管(probe/MWCNTs)，捕获探针/多壁碳纳米管-聚酰胺-胺(probe/MWCNT-PAMAM)修饰电极;同时制备了有机电化学晶体管(OECTs)器件并对其gate电极进行界面修饰。将所制备的碳纳米管及其杂化物修饰电极或OECTs用于小分子RNA（miRNA24）的电化学传感检测和OECTs传感检测。采用电化学循环伏安(CV)、电化学交流阻抗(EIS)、差分脉冲伏安法(DPV)等对传感界面构建的各个步骤、miRNA24检测性能等进行了详细研究;同时利用标准加入法对实际样品（如肿瘤细胞）中miRNA24含量进行了测试。在优化的实验条件下，所制备的电化学传感器对miRNA24具有较高的检测灵敏度、较低的检测限、较好的选择性和可接受的回收率，在简单、快速、高灵敏检测miRNA方面具有一定的应用前景。
　　主要研究工作如下:
　　(1)利用滴涂法在玻碳电极表面修饰羧基化多壁碳纳米管，再通过共价交联法固定捕获探针，构建了以鸟嘌呤的氧化电流为检测信号的无标记型miRNA24电化学传感界面。探针修饰电极杂交miRNA24前后，DPV检测鸟嘌呤的氧化峰电流发生改变。在优化的实验条件下评价了该miRNA24电化学传感器的性能，结果如下:检测线性范围为1pM-10nM;检测灵敏度为4.96μAcm-2decade-1;检测下限为1pM;加标回收率为109％;且该传感器具有较好的选择性和重现性。
　　(2)利用滴涂法在玻碳电极表面修饰MWCNT-PAMAM杂化物，再通过共价交联法固定捕获探针，构建了以亚甲基蓝作为嵌入剂的miRNA24电化学传感界面。探针修饰电极在杂交miRNA24前后，DPV检测MB的还原峰电流发生改变。在优化的实验条件下评价了该miRNA24电化学传感器的性能，结果如下:检测线性范围为0.01pM-0.1μM;检测灵敏度为5.94μAcm-2decade-1;检测限为0.01pM;加标回收率为88％;且该传感器具有较好的选择性和重现性。
　　(3)利用磁控溅射和旋转涂膜法制备了有机电化学晶体管器件，并对其稳定性、传输/输出等性能进行测试。采用两种方法在金电极表面修饰DNA探针，并对各修饰条件进行了优化。实验结果表明，制备的OECTs器件在连续检测8天后还具有较好的传输/输出特性，稳定性较好;以性能优良的OECTs器件作为信号转换/放大装置，并利用最优的实验条件下制得的DNA探针修饰金电极作为OECTs栅电极，构建miRNA24OECTs传感器。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 碳纳米管概述

1．1．1 碳纳米管简介

1．1．2 碳纳米管的性质

1．1．3 碳纳米管的制备及纯化

1．1．4 碳纳米管的化学修饰

1．2 聚酰胺-胺树状分子

1．2．1 聚酰胺-胺的结构特点及性质

1．2．2 聚酰胺-胺的应用

1．3 有机薄膜晶体管

1．3．1 有机薄膜晶体管简介

1．3．2 有机电化学晶体管简介

1．4 miRNA电化学传感器

1．4．1 miRNA简介

1．4．2 miRNA检测方法

1．4．3 miRNA电化学生物传感器简介

1．4．4 纳米材料在miRNA电化学传感器中的应用

1．5 本文构思

第二章 羧基化多壁碳纳米管修饰电极电化学检测miRNA24

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 制备MWCNTs修饰GC电极和捕获探针的固定

2．2．3 电化学检测

2．3 结果与讨论

2．3．1 MWCNTs／GC电极电化学氧化鸟嘌呤

2．3．2 probe／MWCNTs／GC电极杂交前后的DPV特性

2．3．3 EDC／NHS活化时间、杂交温度和时间及清洗步骤的优化

2．3．4 probe／MWCNTs／GC电极检测miRNA24的分析性能

2．4 小结

第三章 碳纳米管／聚酰胺-胺杂化物修饰电极电化学检测miRNA24

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 MWCNT-PAMAM杂化物及修饰电极的制备

3．2．3 probe／MWCNT-PAMAM／GC电极电化学检测miRNA24

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同材料修饰电极对MB的催化性能影响

3．3．2 probe／MWCNT-PAMAM／GC电极杂交前后DPV检测特性

3．3．3 MWCNT-PAMAM负载量、MB富集时间、MB浓度的优化

3．3．4 probe-COOH固定时间与滴加量的优化

3．3．5 miRNA24杂交时间优化

3．3．6 probe／MWCNTs-PAMAM／GC电极检测miRNA24的分析性能

3．4 小结

第四章 有机电化学晶体管器件制备及性能的初步研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 OECTs器件制备

4．2．3 gate电极处理及界面修饰

4．2．4 OECTs器件性能测试及电化学传感检测

4．3 结果与讨论

4．3．1 gate电极界面修饰与表征

4．3．2 gate电极界面修饰条件优化

4．3．3 OECTs器件制备过程旋涂速度影响

4．3．4 OECTs器件性能测试

4．4 小结

总结

参考文献

附录

致谢

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