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基于末端转移酶延伸放大的电化学DNA传感器设计(3)

时间:2017-06-17 17:13来源:毕业论文
1.2.1不经过修饰DNA的固定 目前DNA合成技术在合成长于50-mer修饰DNA方面仍有很大的困难,而且修饰合成DNA使成本成倍的增加。所以,在组装过程中,对于不修


1.2.1不经过修饰DNA的固定
目前DNA合成技术在合成长于50-mer修饰DNA方面仍有很大的困难,而且修饰合成DNA使成本成倍的增加。所以,在组装过程中,对于不修饰DNA在电极上的固定方法的研究是很有必要的,不修饰DNA主要是通过共价键和物理吸附两种方式固定在金电极上。
一、与金电极表面的共价键结合
DNA的5’和3’端分别存在着可以利用的磷酸基团和羟基基团,如图3。如果早金表面修饰能与这两种基团反应的功能性基团,如羧基、氨基、羟基等,通过化学反应将DNA共价固定在金表面。赵元弟【4】等用2-巯基乙醇处理金表面,通过巯基在金表面自组装形成外端为羟基的单分子层,在EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)存在下,dsDNA或ssDNA通过5’端经EDC活化的磷酸基团与羟基反应生成磷脂键固定在金表面上。他们用电化学方法和X射线光电子能谱分析(XPS)对DNA修饰表面进行表征,结果显示,在共价偶联活化剂作用下,DNA探针能和金电极表面的共价键结合,固定到金电极表面。
二、用物理方法固定    
     利用物理吸附的方法使DNA固定在金表面,是最简单的一种方法。Zhao等【5】将清洁的金表面直接用小牛胸腺DNA溶液处理,然后浸入水中除去未结合的dsDNA,就得到了dsDNA修饰的电极。固定ssDNA的方法相同,只是固定时间比dsDNA长4倍,且需在低温下处理。用循环伏安法对修饰电极进行表征,结果显示,dsDNA和ssDNA均成功的固定在金表面,dsDNA和ssDNA在金表面的固定密度相近,都是一种饱和吸附的单层。他们将两支dsDNA修饰电极分别用0.05mol/L H2SO4和0.1mol/L NaOH处理,结果显示,电极在酸中稳定,而在碱性环境中固定的DNA解吸附,电极的修饰层受到破坏。用沸水处理,绝大部分固定在电极表面的dsDNA和ssDNA脱落,说明修饰层对热不稳定。在电化学测定中,高电位可以使约2/3的ssDNA从电极上脱落,即修饰层在高电位不稳定,但电极在干燥环境中放置较长时间,对其电化学活性没有影响。由此说明,物理吸附的方法虽然简单,但由于没有经过化学键的固定,稳定性不是很高,而且其固定的原理和DNA在金表面的状态并不清楚,所以,物理吸附的方法还有待进一步的研究。   
1.2.2  巯基修饰的DNA(HS-ssDNA)探针的固定
Au-S之间有很强的化学键合力(键能高达184KJ/mol)。如果将DNA用含硫化合物进行修饰(HS-ssDNA或-SS-ssDNA),利用金硫键的稳定,就可将DNA固定在金电极表面。金硫键非常牢固,将电极浸泡在缓冲液中24小时,也很难讲固定在金电极表面的探针出去。利用金硫键将DNA探针组装到金电极上的过程如图3。最常用的修饰剂是含1个硫原子的化合物(如6-巯基己烷),也有含2个硫原子的化合物。一般采用修饰探针直接处理金表面的,也有通过胶体金固定到的方法。利用金硫键进行DNA的固定是现在最常用的方法。
 
        图3  利用金硫键将DNA组装在金电极上
汪红梅【6】等在一篇文献中提到了具体操作方法:(1)电极的预处理金电极(Φ=2 mm)。用 0.05 µm Al2O3 粉末和水的混合物打磨抛光至镜面,依次用无水乙醇、超纯水超声清洗。再将超声好的电极置于0.5 M H2SO4 中循环扫描至稳定。超纯水清洗,N2吹干后,马上进行探针 DNA的组装。(2)ssDNA/MCH/AuE的制备 。在金电极表面小心滴涂 3.5 µL 不同浓度的探针组装液,在 25℃、40%湿度的恒温恒湿箱中静置2小时, 以超纯水轻轻冲洗;在离心管中加入100 µL的1 mM 巯基乙醇(MCH)水溶液,将已组装上不同密度探针 DNA 的电极浸入其中,并以 封口膜密封,室温封闭 2 小时。(3)dsDNA/ MCH/AuE的制备 将组装好针的金电极浸入到 100 µL 含有固定浓度的互补序列杂交溶液中,在 38℃ 下杂交 1 h 后,超纯水轻轻清洗,在经氮气除氧后的离子浓度为50 µM 电解液中进行电化学测量,记录循环伏安和计时电量曲线。 基于末端转移酶延伸放大的电化学DNA传感器设计(3):http://www.751com.cn/shengwu/lunwen_9355.html
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