Vol．33高等学校化学学报No．82012年8月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1676～1680基于单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的电化学生物传感器封科军1，姚艳玲1，沈国励2，俞汝勤2(1．惠州学院化学工程系，惠州516007;2．湖南大学化学化工学院，化学生物传感与计量学国家重点实验室，长沙410082)摘要结合DNA酶优异的氧化还原催化特性和碳纳米管的电化学特性，制备了单壁碳纳米管-DNA酶复合材料，并通过壳聚糖将其固定到玻碳电极表面构建了电化学生物传感界面．研究了单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的氧化还原反应催化特性，并以此为传感平台构建了葡萄糖氧化酶电化学生物传感器．结果表明，单壁碳纳米管-DNA酶复合材料修饰的电极对过氧化氢的响应具有较宽的线性范围(5×10－6～1×10－2mol/L)和良好的检测灵敏度(检出限为1×10－6mol/L)．采用制备的葡萄糖氧化酶传感器实现了对葡萄糖的快速灵敏检测．关键词碳纳米管;DNA酶;电化学生物传感器;纳米复合材料;催化性能中图分类号O657文献标识码ADOI:10．3969/j．issn．0251-0790．2012．08．008自Iijima［1］在1991年发现碳纳米管以来，碳纳米管材料迅速成为研究热点．碳纳米管具有较好的导电性、优良的电子转移能力及良好的化学稳定性．目前，已有大量的研究报道用不同的方法将碳纳米管或碳纳米管复合物固定到电极上来构建电化学生物传感体系．如Wang等［2］将碳纳米管分散在Nafion溶液中固定在电极表面，研究了修饰电极对过氧化氢的响应，并固定葡萄糖氧化酶制备了葡萄糖传感器．Mao等［3］将碳纳米管分散在硅溶胶-凝胶中，再固定到电极表面，研究了电极的电化学行为以及对抗坏血酸等电活性物质的催化性能．还有一些研究者［4～7］将金属或金属化合物纳米颗粒与碳纳米管组合，构建了性能优良的生物传感器．DNA酶是通过体外选择(invitro-selection)的方法得到的［8］，其中一种DNA酶由G四股螺旋超分子结构结合血晶素(Hemin)而成［9］，它具有类似过氧化物酶(如辣根过氧化物酶，HRP)的催化活性，能够催化氧化过氧化氢介导的底物体系，如鲁米诺、2，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS)和3，3'，5，5'-四甲基联苯胺(TMB)能够表现出化学发光、紫外吸收及颜色改变等信号的变化，已广泛用于生物传感体系的构建［10］．目前，将碳纳米管和类HRP特性的DNA酶结合构建电化学生物传感器的研究尚未见报道．本文用单壁碳纳米管和DNA酶复合体系构建传感界面，首先将DNA酶序列与单壁碳纳米管作用，然后加入血晶素(Hemin)形成碳纳米管-DNA酶复合结构．将复合材料通过壳聚糖固定在玻碳电极的表面，即得到单壁碳纳米管-DNA酶复合物修饰的电化学生物传感界面．进一步将构建的传感器与葡萄糖氧化酶结合，实现了葡萄糖的快速灵敏检测．1实验部分1．1试剂与仪器功能化DNA序列(5'-GTGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTGGGTAGGGCGGGTTGGGA-3')由上海生工生物工程公司合成;ABTS、血晶素、单壁碳纳米管(＞90%carbonbasis，直径4～5nm，长度收稿日期:2012-03-29．基金项目:国家自然科学基金重点项目(批准号:21035001)和广东省自然科学基金项目(批准号:10451601501006188)资助．联系人简介:封科军，女，博士，讲师，主要从事化学与生物传感及其在生化、环境及材料分析中的应用研究．E-mail:hnDXfkj@hotmail．com书No．8封科军等:基于单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的电化学生物传感器16770.5～1.5μm)及壳聚糖和葡萄糖氧化酶(GOX，来源于Aspergillusniger;EC1．1．3.4，typeⅦ-S;)购自美国公司直径为的玻碳电极购自天津兰力科公司(分析纯)配196000unit/gSigma．3mm．H2O2制成水溶液磷酸盐缓冲溶液():磷酸缓冲溶液(磷酸缓冲液由1mol/L．PBS0.067mol/LNa2HPO4和配制，)其它试剂均为分析纯，所用水为二次蒸馏水KH2PO4pH=7.0+100mmol/LNaCl．．CHI760B型电化学工作站(上海)．B3200-S-T型超声波清洗器(必能信上海超声有限公司)．CJJ78-1磁力加热搅拌器(金坛环保仪器厂)．JSM-5600LV型扫描电子显微镜和JEM-3010型透射电子显微镜(日本JEOL公司)．三电极体系(10mL):以修