电化学DNA传感器用于汞离子的测定.ppt

电化学DNA传感器用于汞离子的测定 内容 4 .电化学DNA生物传感器的研究进展 3 .电化学DNA生物传感器的工作原理 2 .电化学DNA生物传感器的构成 1.传统监测汞的方法 监测痕量汞的方法 离子体电感耦合质谱法 需要昂贵的仪器 阳极溶出伏安法 较长的分析周期 需要复杂的样品预处理步骤 荧光探针法 监测痕量汞的方法 电化学DNA传感器是基于电极表面分子构象变化的电化学生物传感器，和传统的检测方法相比,具有简单、灵敏、快速、廉价等诸多优点。 电化学DNA传感器的构成 一个支持 DNA片段 （探针） 的电极 检测电化学 活性识元素 构成 选择DNA探针的原则 探针长度为18～50 个碱基 G、C碱基的组成比例在40%～60%之间 在探针分子内不能存在互补区 避免连续出现一个碱基多次重复 1 2 4 3 3 汞离子对双螺旋DNA中T（胸腺嘧啶）-T碱基对结构有特异性识别作用所以测汞时要选择富T序列DNA探针。 工作原理 电化学DNA生物传感器的工作原理：将ssDNA作为敏感元件固定在固体电极表面，加入具有电活性的物质作为杂交指示剂，通过检测修饰电极在待测溶液中电化学信号的变化，以确定靶DNA 序列；或者将待测基因片段固定在电极表面，然后与溶液中的已标定杂交指示剂的DNA 探针进行杂交，来检测待测基因序列. 工作原理 杂交指示 DNA电化学生物传感器测定DNA包括4个过程 电化学信 号的检测 杂交过程 DNA 探针 的固定 工作原理图 电化学DNA生物传感器的工作原理图 把DNA 牢固连接在电极表面的方法 吸附法 生物素 亲和素法 共价键 合法 自组装法 聚合物 膜法 方法 吸附法:主要是利用 DNA 片段中带负电的磷 酸骨架与带正电的固体基质表面的静电相互作用而 将 DNA 固定在支持物上 共价键合法:通过 DNA 端部的修饰官能团与 电极表面的修饰物形成共价键合作用，如酰胺键、酯键、醚键等. 由于碳质电极表面易于引入各种官能团，所以大多采用碳质电极作为基底电极. 自组装法一般以金电极为基体电极，因为金电极与巯基之间有很强的共价键和作用，并能与氨基发生静电作用. 基于分子自组装作用，巯基化合物和氨基化合物可在金电极表面形成高度有序的单分子自组装膜（SAM），再利用SAM 的活性基团固定ssDNA. 生物素-亲和素法：用生物素-亲和素法固定DNA时，一般是先将亲和素通过共价偶联或静电作用连接于电极表面，再利用生物素与亲和素之间极强的专一亲和作用将生物素修饰的DNA固定在固体支持物上. 聚合物膜法. 可以综合利用共价键合法和吸附法将DNA固定于膜内，进而对电极进行修饰.用聚合物膜修饰电时，可将聚合物溶液在电极表面上滴涂制备，也可由含氧化还原的单体在电极表面上电化学聚合成膜. 电化学信号检测方法 直接检测 (电化学信号的直接检测 ) 间接检测 是否需要 电化学指示剂 电化 学信 号的 检测 方法 非标记型杂交指示剂作为识别物 标记型杂交指示剂作为识别物 电化学信号的直接检测 直接检测法是指直接检测由杂交行为引起的自身电信号的改变. 最常用的是DNA 碱基中的鸟嘌呤（G），它具有电化学活性，很容易发生氧化反应，杂交后由于dsDNA 双螺旋外侧的脱氧核糖阻碍内侧碱基的电化学反应，导致G 的电化学氧化信号下降，因此，可以用G 的电信号的变化直接检测DNA 杂交. 基于指示剂的间接检测 杂交指示剂是指能与ssDNA 和dsDNA 以不同非共价方式相互作用的电化学活性化合物。 以非标记型杂交指示剂作为识别物是基于杂交指示剂与ssDNA和dsDNA选择性结合能力的差异达到指示DNA的杂交是否发生和发生程度的目的. 以标记型杂交指示剂作为识别物利用标记了电活性杂交指示剂的核苷酸与电极表面的靶基因选择性地进行杂交反应，在电极表面形成带有电活性官能团的杂交分子，通过测定其电信号可以识别和检测DNA分子. 汞离子的电化学检测原理 电化学DNA生物传感器的工作原理 1.在金电极上固定巯基寡核苷酸，再加入另一条二茂铁标记的氨基修饰的寡核苷酸 两条寡核苷酸链由于T-T错配，不发生杂交反应，二茂铁标记的寡核苷酸不能与电极表面发生作用，没有电流产生。 2、加入汞离子溶液 汞离子可与T-T碱基对形成T-Hg-T结构，使得二茂铁标记的寡核苷酸靠近电极表面，缩短了电子传递的距离，产生电流响应。 传感器的电化学响应 图A：DNA 探针修饰电极浸入100nmol·L-1Hg2+溶液中10 min前(a)后(b)的示差脉冲伏安图。 图B：DNA探针修饰电极检测不同Hg2+浓度的DPV图 A B 电化学DNA 生物传感器的研究进展 1 2 3 4 不断开发新的杂交指示剂, 或与电催化联