DNA與石墨烯有序組裝在金電極表面的方法技術

本發明專利技術涉及一種將DNA與石墨烯量子點通過化學鍵結合從而在金電極表面有序組裝的生物傳感器新方法，屬于電化學生物傳感器領域。其特征在于，電極的修飾過程中利用GQDs表面含有羧基官能團的性質，將DNA末端修飾的氨基與GQDs邊緣的羧基通過EDC、NHS發生加成反應，從而產生DNA-GQDs-DNA的堆疊結構。本發明專利技術修飾的DNA/GQDs/DNA/Au電極相較于原先的DNA/Au電極，其具有良好的導電性能以及電化學性能，能夠有效的用于測定Micro?RNA等特定序列的基因片段。而且該電極的修飾方法也具有制作流程簡單，制作成本低，在空氣中可較長時間保存的優點，便于研究及實際檢測中的使用。

【技術實現步驟摘要】
DNA與石墨烯有序組裝在金電極表面的方法
本專利技術涉及一種將DNA與石墨烯量子點通過化學鍵結合從而在金電極表面有序組裝的生物傳感器新方法，屬于電化學生物傳感器領域。
技術介紹
石墨烯作為一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜的單層片狀結構的新型材料，由于其本身具有的獨特的理化性質，自發現以來一直是人們研究的熱點。因為石墨烯的導熱性能優良，電子傳遞速率高，因而其成為了電極表面的理想修飾材料。近年來，出現隨著電化學檢測技術的發展，也涌現出很多石墨烯及其衍生物修飾電極的方法，如電化學還原氧化石墨烯修飾玻碳電極、羧基化石墨烯修飾玻碳電極，碳納米管-石墨烯納米片復合膜修飾金電極等，但是使用的石墨烯衍生物仍以氧化石墨烯為主，對于利用石墨烯量子點(GQDs)與DNA層層組裝修飾電極的方法一直未見報道。本專利技術主要是利用石墨烯量子點粒徑小，厚度薄的特點，使通過Au-S鍵豎立在Au電極表面的DNA能夠穩固的支撐住GQDs，又利用石墨烯量子點邊緣含有的羧基基團，將氨基修飾的DNA通過羧基和氨基的加成反應均勻地固定在GQDs表面，從而制備生成DNA/GQDs/DNA/Au電化學生物傳感器。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種在金電極表面有序組裝DNA和石墨烯量子點的電化學生物傳感器的制備方法。本專利技術的技術方案在于，電極的修飾過程中利用GQDs表面含有羧基官能團的性質，將DNA末端修飾的氨基與GQDs邊緣的羧基通過EDC、NHS發生加成反應，從而產生DNA-GQDs-DNA的堆疊結構。DNA與石墨烯有序組裝在金電極表面的方法，其特征在于步驟如下：1)、EDC溶液的配制：將乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.1mol/LEDC溶液；2)、NHS溶液的配制：將N-羥基琥珀酰亞胺粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.04mol/LNHS溶液；3)、PBS的配制：取0.2328g十二水合磷酸氫二鈉，0.0897g二水合磷酸二氫鈉，0.58g氯化鈉于250ml容量瓶中，用二次水稀釋得5mMPBS緩沖溶液；4)、雙鏈DNA溶液的配置：首先將4條不同序列的單鏈DNA粉末在離心機中于6000rpm下離心5min，其中ssDNA-1在5’端由巰基修飾，ssDNA-2、ssDNA-3、ssDNA-4在5’端由氨基修飾，再用5mMPBS分別稀釋得到50mMssDNA溶液，將互補的ssDNA溶液等體積混合并同氮氣除氧，之后將混合好的溶液于90度下水浴加熱5min，最后冷卻至室溫生成兩種雙鏈DNA溶液，其中ssDNA-1、ssDNA-2合成的dsDNA-1，ssDNA-3、ssDNA-4合成dsDNA-2；5)、六氨基合釕溶液的配置：將氯化六氨合釕顆粒溶于5mMPBS溶液中生成1mM/L的六氨基合釕溶液；6)、金電極在絨布上打磨至電極表面光滑成鏡面，在二次水中超聲5分鐘去除電極表面的無機物，在乙醇中超聲5分鐘去除表面的有機物，最后用二次水沖洗，氮氣吹干備用；7)、將已處理完畢的金電極浸入dsDNA-1溶液中，并放置14-18個小時，之后將修飾完dsDNA-1的金電極表面用二次水沖洗以去除游離的dsDNA-1，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為DNA/Au；8)、在100μl1mg/ml的石墨烯量子點溶液中加入10μlEDC和5μlNHS，隨后將修飾了dsDNA-1的金電極浸入其中并放置6-8小時，之后用二次水沖洗修飾完畢的金電極表面以去除游離的GQDs，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為GQDs/DNA/Au；9)、在100μl的dsDNA-2溶液中加入10μlEDC和5μlNHS，隨后將先后修飾了dsDNA-1和石墨烯量子點的金電極浸入其中并放置6-8小時，之后用二次水沖洗修飾完畢的金電極表面以去除游離的dsDNA-2，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為DNA/GQDs/DNA/Au。本專利技術的優點在于，修飾的DNA/GQDs/DNA/Au電極相較于原先的DNA/Au電極，其具有良好的導電性能以及電化學性能，能夠有效的用于測定MicroRNA等特定序列的基因片段。而且該電極的修飾方法也具有制作流程簡單，制作成本低，在空氣中可較長時間保存的優點，便于研究及實際檢測中的使用。附圖說明圖1為實施例1和實施例2所制備電極的循環伏安曲線；曲線a對應實施例1、曲線b對應實施例2；圖2為實施例1和實施例3所制備電極的循環伏安曲線；曲線a對應實施例1、曲線d對應實施例3；圖3為實施例1和實施例4所制備電極的循環伏安曲線；曲線a對應實施例1、曲線e對應對比例4；圖4為實施例1和實施例5所制備電極的循環伏安曲線；曲線a對應實施例1、曲線e對應對比例5；圖5為實施例1和實施例5所制備電極的循環伏安曲線；曲線a對應實施例1、曲線d對應對比例6；圖中，電流/A為電流信號，電位/V為相對于Ag/AgCl參比電極的電壓。具體實施方式以下結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步的說明。實施例1：1)、乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)溶液的配制：將EDC粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.1mol/LEDC溶液。2)、N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶液的配制：將NHS粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.04mol/LNHS溶液；3)、磷酸鹽緩沖溶液(PBS)的配制：取0.2328g十二水合磷酸氫二鈉(Na2HPO4·12H2O)，0.0897g二水合磷酸二氫鈉(NaH2PO4·2H2O)，0.58g氯化鈉(NaCl)于250ml容量瓶中，用二次水稀釋得5mMPBS緩沖溶液；4)、雙鏈DNA(dsDNA)溶液的配置：將4條不同序列的單鏈DNA(ssDNA-1在5’端由巰基修飾；ssDNA-2、ssDNA-3、ssDNA-4在5’端由氨基修飾)粉末在離心機中于6000rpm下離心5min，再用5mMPBS分別稀釋得到50mMssDNA溶液，將互補的ssDNA(ssDNA-1和ssDNA-2互補；ssDNA-3和ssDNA-4互補)溶液等體積混合并同氮氣除氧，之后將混合好的溶液于90度下水浴加熱5min，最后冷卻至室溫生成兩種雙鏈DNA(ssDNA-1、ssDNA-2合成的dsDNA-1；ssDNA-3、ssDNA-4合成dsDNA-2)；5)、六氨基合釕溶液的配置：將氯化六氨合釕顆粒溶于5mMPBS溶液中生成1mM/L的六氨基合釕溶液；6)、金電極在絨布上打磨至電極表面光滑成鏡面，在二次水中超聲5分鐘去除電極表面的無機物，在乙醇中超聲5分鐘去除表面的有機物，最后用二次水沖洗，氮氣吹干備用。7)、將已處理完畢的金電極浸入dsDNA-1溶液中，并浸泡16個小時，之后將修飾完的金電極表面用二次水沖洗以去除游離的dsDNA-1，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為DNA/Au；8)、在100μl1mg/ml的石墨烯量子點溶液中加入10μlEDC和5μlNHS，隨后將修飾了dsDNA-1的金電極浸入其中并浸泡6小時，之后將修飾完的金電極表面用二次水沖洗以去除游離的GQDs，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為GQDs/DNA/Au；9)、在100μl的dsDNA-2溶液中加入10μlEDC和5μlNHS，隨后將先后修飾了dsDNA-1和石本文檔來自技高網...

【技術保護點】
DNA與石墨烯有序組裝在金電極表面的方法，其特征在于步驟如下：1)、EDC溶液的配制：將乙基?(3?二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.1mol/L?EDC溶液；2)、NHS溶液的配制：將N?羥基琥珀酰亞胺粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.04mol/L?NHS溶液；3)、PBS的配制：取0.2328g十二水合磷酸氫二鈉，0.0897g二水合磷酸二氫鈉，0.58g氯化鈉于250ml容量瓶中，用二次水稀釋得5mM?PBS緩沖溶液；4)、雙鏈DNA溶液的配置：首先將4條不同序列的單鏈DNA粉末在離心機中于6000rpm下離心5min，其中ssDNA?1在5’端由巰基修飾，ssDNA?2、ssDNA?3、ssDNA?4在5’端由氨基修飾，再用5mM?PBS分別稀釋得到50mM?ssDNA溶液，將互補的ssDNA溶液等體積混合并同氮氣除氧，之后將混合好的溶液于90度下水浴加熱5min，最后冷卻至室溫生成兩種雙鏈DNA溶液，其中ssDNA?1、ssDNA?2合成的dsDNA?1，ssDNA?3、ssDNA?4合成dsDNA?2；5)、六氨基合釕溶液的配置：將氯化六氨合釕顆粒溶于5mM?PBS溶液中生成1mM/L的六氨基合釕溶液；6)、金電極在絨布上打磨至電極表面光滑成鏡面，在二次水中超聲5分鐘去除電極表面的無機物，在乙醇中超聲5分鐘去除表面的有機物，最后用二次水沖洗，氮氣吹干備用；7)、將已處理完畢的金電極浸入dsDNA?1溶液中，并放置14?18個小時，之后將修飾完dsDNA?1的金電極表面用二次水沖洗以去除游離的dsDNA?1，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為DNA/Au；8)、在100μl?1mg/ml的石墨烯量子點溶液中加入10μl?EDC和5μl?NHS，隨后將修飾了dsDNA?1的金電極浸入其中并放置6?8小時，之后用二次水沖洗修飾完畢的金電極表面以去除游離的GQDs，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為GQDs/DNA/Au；9)、在100μl的dsDNA?2溶液中加入10μl?EDC和5μl?NHS，隨后將先后修飾了dsDNA?1和石墨烯量子點的金電極浸入其中并放置6?8小時，之后用二次水沖洗修飾完畢的金電極表面以去除游離的dsDNA?2，氮氣吹干備用，此時電極表面狀態為DNA/GQDs/DNA/Au。...

【技術特征摘要】
1.DNA與石墨烯有序組裝在金電極表面的方法，其特征在于步驟如下：1)、EDC溶液的配制：將乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.1mol/LEDC溶液；2)、NHS溶液的配制：將N-羥基琥珀酰亞胺粉末溶于二次水中，用二次水稀釋得0.04mol/LNHS溶液；3)、PBS的配制：取0.2328g十二水合磷酸氫二鈉，0.0897g二水合磷酸二氫鈉，0.58g氯化鈉于250ml容量瓶中，用二次水稀釋得5mMPBS緩沖溶液；4)、雙鏈DNA溶液的配置：首先將4條不同序列的單鏈DNA粉末在離心機中于6000rpm下離心5min，其中ssDNA-1在5’端由巰基修飾，ssDNA-2、ssDNA-3、ssDNA-4在5’端由氨基修飾，再用5mMPBS分別稀釋得到50mMssDNA溶液，將互補的ssDNA溶液等體積混合并同氮氣除氧，之后將混合好的溶液于90度下水浴加熱5min，最后冷卻至室溫生成兩種雙鏈DNA溶液，其中ssDNA-1、ssDNA-2合成的dsDNA-1，ssDNA-3、ssDNA-4合成dsDNA-2；5)、六氨基合釕溶液的配置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魯理平，郭林青，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11