双电极电致化学发光用于dna的检测
本论文提出了一种新型检测DNA的可视化生物传感器。该传感器结合了双电极（BPE）和电致化学发光(ECL)的技术的优点，如简便、灵敏度高、信号读出方便等。我们首先将金颗粒通过双极电沉积的方法修饰在ITO表面，以增大电极面积、促进电子传递以及有利于生物分子的固定，从而放大ECL信号。结果表明，钌联吡啶在镀金的ITO上发光信号明显比空白ITO强。随后，我们通过杂交链反应在金表面构建生物传感界面来实现生物分子的可视化检测。此外，我们还利用甲基蓝良好的导电性，将其嵌入到单链和双链DNA中，以进一步放大ECL信号。该方法已经成功的用于高灵敏的DNA可视化检测，并且在生物学领域有很好的发展前景。线性范围是1×10-15 M 到 5×10-13 M。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 3
1.1 仪器及试剂 3
1.1.1 实验仪器 3
1.1.2 实验药品 3
1.2 溶液的配制 4
1.2.1 0.1 M PBS(含NaCl) 4
1.2.2 0.1 M TrisHCl 4
1.2.3 0.1 M TrisHCl（含0.1 M NaCl） 4
1.2.4 0.2 M Ru(bpy)32+（含20 mM DBAE） 4
1.2.5 亚甲基蓝溶液的配制 4
1.2.6 DNA的配制 4
1.2.7 1.0×106 mercaptohexanol(MCH)的配制 5
1.3 实验方法 5
1.3.1 ITO双极电极的制备 5
1.3.2 ITO/镀金 5
1.3.3 Au NPs(5 nm)以及Au HCR H1和Au HCR H2制备 5
1.3.4 ITO表面构建生物传感界面 5
1.3.5 发光检测 6
2 结果与分析 6
2.1 金纳米颗粒表征 6
2.2 镀金电极的表征 6
2.3 可行性分析 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.4 发光电压的选择 9
2.5 镀金电压的优化 9
2.6 亚甲基蓝浓度的优化 9
2.7 HCR金和电极作用时间的优化 10
2.8 标准曲线 10
2.9 特异性实验 11
3 结论 11
致谢 12
参考文献 12
双电极电致化学发光用于DNA的检测
引言
引言
电致化学发光生物传感器是一个多学科交叉的产物，它结合了分析化学、生命科学、信息科学等学科，能够实现对多种生命物质和化学成分的分析和追踪。电致化学发光技术是电化学和化学发光的结合。[14]它是通过电化学激发反应产生的发光现象，是化学发光方法与电化学方法相结合的产物，因此，电化学发光分析法同时具有两者的高选择性、高灵敏度、快速分析、低成本、能在复杂的体系中进行在线监测甚至活体分析、线性范围宽和仪器简单等优点。[57]
双极电极是近年来发展起来的一种芯片技术。将一根导体置于微管道中，在其两端施加电压时，由于导体与液面的电势差使得它一端成为阳极、一端成为阴极，即双极电极。当这个界面电势差达到一定值时，就会引起溶液中的电活性物质分别在其两端发生氧化还原反应。双电极分为开放式和闭合式两种结构。在开放式体系中，双电极和溶液是并联的，而在闭合式体系中，双电极和溶液是串联的。[811]在开放式体系中，整个双极电极浸没在同种溶液中，这使得双极电极和溶液之间是并联的关系。而在闭合式体系中，双极电极的两端浸没在不同的溶液中，此时，双极电极和溶液之间是并联的关系。在相同的外加电压下，闭合式体系中，双极电极两端获得的电势差比开放式大。因此，电活性物质在闭合式双极电极表面产生的电化学信号更强，所需要的外加电压更小。目前，双极电极主要应用在电致化学发光领域，具有灵敏度高、分析速度快、成本低、不需要外加光源等优点，非常适合用于生物的检测。目前，主要使用的发光试剂为钌联吡啶/三丙胺体系（Ru(bpy)32+/TPA）。Bard课题组已经详细研究了钌联吡啶电致化学发光机理[12]，并提出了几种主要的反应模式，如下：
Ru(bpy)32+首先在电极上被氧化成Ru(bpy)33+，同时三丙胺（TPA）在电极表面被氧化成，并发生进一步的脱氢反应。随后，Ru(bpy)33+和之间发生氧化还原反应，产生激发态的，返回基态时释放出光子。此外，研究表明，电极表面的Ru(bpy)32+还可以不被直接氧化，通过以下过程产生发光信号：
TPA 首先在电极表面发生氧化反应生成，随后它进一步脱质子生成并与Ru(bpy)32+反应生成Ru(bpy)3+，Ru(bpy)3+再和反应生成激发态的，返回基态时释放出光子.
钌联吡啶在双极电极阳极产生氧化反应，生成激发态，并以光的形式释放能量。它的波长为620 nm，此外，钌联吡啶的量子产率高，因此，电极表面的光学信号可直接通过肉眼观察到耀眼的红光。该方法制备过程简单，工作电极不需要和外加电源相连接，直接通过电致化学发光信号来反映电化学信号的大小，这使得信号的收集更加直观。同时，也极大的扩大了双极电极电化学的应用范围。只要被分析物质能够对双极电极界面电化学反应具有促进或者阻碍作用就能够用于双极电极电致化学发光分析，这些物质并不需要参与电致化学发光反应。它已经成功的用于检测DNA、蛋白质以及细胞。
为了放大DNA检测的信号以实现高灵敏的检测，目前主要的技术有：纳米材料、聚合酶链反应、杂交链反应、核酸外切酶等。Zhang课题组通过在电极表面组装Nafion和金纳米颗粒的薄膜来构建传感界面，实现高灵敏的前列腺特异性抗原的检测。[13]聚合酶链反应技术是一种用于放大扩增特定DNA片段的技术，可用于高灵敏的检测细胞和肿瘤标志物，但是它需要步骤较多，无法满足即时诊断（POC）的需求。在这些技术中，杂交链反应受到了广泛的关注，它是一种无酶的过程，通过目标DNA的驱动作用，引起核苷酸的聚合，形成长的双链DNA。由于它是在目标DNA的作用下引发的反应，它的假阳性信号小，且背景信号也可以得到有效的降低。即使目标DNA的含量很少，也能够连接大量的核苷酸，因此，它在DNA的检测方面具有广阔的应用前景。最重要的是，它可以在温和的条件下操作。Yuan 课题组首先在金电极表面组装捕获DNA，然后通过target诱导的杂交链反应在电极表面组装大量的DNA序列，通过电化学发光试剂嵌入到双链DNA的结构中，实现了高灵敏的电致化学发光检测。[14]
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 3
1.1 仪器及试剂 3
1.1.1 实验仪器 3
1.1.2 实验药品 3
1.2 溶液的配制 4
1.2.1 0.1 M PBS(含NaCl) 4
1.2.2 0.1 M TrisHCl 4
1.2.3 0.1 M TrisHCl（含0.1 M NaCl） 4
1.2.4 0.2 M Ru(bpy)32+（含20 mM DBAE） 4
1.2.5 亚甲基蓝溶液的配制 4
1.2.6 DNA的配制 4
1.2.7 1.0×106 mercaptohexanol(MCH)的配制 5
1.3 实验方法 5
1.3.1 ITO双极电极的制备 5
1.3.2 ITO/镀金 5
1.3.3 Au NPs(5 nm)以及Au HCR H1和Au HCR H2制备 5
1.3.4 ITO表面构建生物传感界面 5
1.3.5 发光检测 6
2 结果与分析 6
2.1 金纳米颗粒表征 6
2.2 镀金电极的表征 6
2.3 可行性分析 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.4 发光电压的选择 9
2.5 镀金电压的优化 9
2.6 亚甲基蓝浓度的优化 9
2.7 HCR金和电极作用时间的优化 10
2.8 标准曲线 10
2.9 特异性实验 11
3 结论 11
致谢 12
参考文献 12
双电极电致化学发光用于DNA的检测
引言
引言
电致化学发光生物传感器是一个多学科交叉的产物，它结合了分析化学、生命科学、信息科学等学科，能够实现对多种生命物质和化学成分的分析和追踪。电致化学发光技术是电化学和化学发光的结合。[14]它是通过电化学激发反应产生的发光现象，是化学发光方法与电化学方法相结合的产物，因此，电化学发光分析法同时具有两者的高选择性、高灵敏度、快速分析、低成本、能在复杂的体系中进行在线监测甚至活体分析、线性范围宽和仪器简单等优点。[57]
双极电极是近年来发展起来的一种芯片技术。将一根导体置于微管道中，在其两端施加电压时，由于导体与液面的电势差使得它一端成为阳极、一端成为阴极，即双极电极。当这个界面电势差达到一定值时，就会引起溶液中的电活性物质分别在其两端发生氧化还原反应。双电极分为开放式和闭合式两种结构。在开放式体系中，双电极和溶液是并联的，而在闭合式体系中，双电极和溶液是串联的。[811]在开放式体系中，整个双极电极浸没在同种溶液中，这使得双极电极和溶液之间是并联的关系。而在闭合式体系中，双极电极的两端浸没在不同的溶液中，此时，双极电极和溶液之间是并联的关系。在相同的外加电压下，闭合式体系中，双极电极两端获得的电势差比开放式大。因此，电活性物质在闭合式双极电极表面产生的电化学信号更强，所需要的外加电压更小。目前，双极电极主要应用在电致化学发光领域，具有灵敏度高、分析速度快、成本低、不需要外加光源等优点，非常适合用于生物的检测。目前，主要使用的发光试剂为钌联吡啶/三丙胺体系（Ru(bpy)32+/TPA）。Bard课题组已经详细研究了钌联吡啶电致化学发光机理[12]，并提出了几种主要的反应模式，如下：
Ru(bpy)32+首先在电极上被氧化成Ru(bpy)33+，同时三丙胺（TPA）在电极表面被氧化成，并发生进一步的脱氢反应。随后，Ru(bpy)33+和之间发生氧化还原反应，产生激发态的，返回基态时释放出光子。此外，研究表明，电极表面的Ru(bpy)32+还可以不被直接氧化，通过以下过程产生发光信号：
TPA 首先在电极表面发生氧化反应生成，随后它进一步脱质子生成并与Ru(bpy)32+反应生成Ru(bpy)3+，Ru(bpy)3+再和反应生成激发态的，返回基态时释放出光子.
钌联吡啶在双极电极阳极产生氧化反应，生成激发态，并以光的形式释放能量。它的波长为620 nm，此外，钌联吡啶的量子产率高，因此，电极表面的光学信号可直接通过肉眼观察到耀眼的红光。该方法制备过程简单，工作电极不需要和外加电源相连接，直接通过电致化学发光信号来反映电化学信号的大小，这使得信号的收集更加直观。同时，也极大的扩大了双极电极电化学的应用范围。只要被分析物质能够对双极电极界面电化学反应具有促进或者阻碍作用就能够用于双极电极电致化学发光分析，这些物质并不需要参与电致化学发光反应。它已经成功的用于检测DNA、蛋白质以及细胞。
为了放大DNA检测的信号以实现高灵敏的检测，目前主要的技术有：纳米材料、聚合酶链反应、杂交链反应、核酸外切酶等。Zhang课题组通过在电极表面组装Nafion和金纳米颗粒的薄膜来构建传感界面，实现高灵敏的前列腺特异性抗原的检测。[13]聚合酶链反应技术是一种用于放大扩增特定DNA片段的技术，可用于高灵敏的检测细胞和肿瘤标志物，但是它需要步骤较多，无法满足即时诊断（POC）的需求。在这些技术中，杂交链反应受到了广泛的关注，它是一种无酶的过程，通过目标DNA的驱动作用，引起核苷酸的聚合，形成长的双链DNA。由于它是在目标DNA的作用下引发的反应，它的假阳性信号小，且背景信号也可以得到有效的降低。即使目标DNA的含量很少，也能够连接大量的核苷酸，因此，它在DNA的检测方面具有广阔的应用前景。最重要的是，它可以在温和的条件下操作。Yuan 课题组首先在金电极表面组装捕获DNA，然后通过target诱导的杂交链反应在电极表面组装大量的DNA序列，通过电化学发光试剂嵌入到双链DNA的结构中，实现了高灵敏的电致化学发光检测。[14]
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