[发明专利]金电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金电极及其制备方法。

背景技术

自组装分子膜在20世纪80年代出现后迅速成为材料科学、微电子学、生物学等领域的研究焦点。通过设计不同自组装分子，可以得到各种功能界面，为人们的科学研究提供新的方法和手段。目前DNA生物传感器的DNA探针分子吸附方法主要有四种：直接吸附经过修饰的核酸分子，吸附核酸探针之后用硫醇填冲、吸附硫醇之后用核酸分子置换以及核酸分子与硫醇同时混合吸附。

直接在金电极上固定DNA核酸分子是自组装分子膜第一种固定的方法。这种方法有很严重的缺陷，核酸分子在金电极表面的吸附情况十分混乱，导致最终杂化反应的效率低下。后来的研究发现DNA碱基与金电极之间的吸引力由于氮-金化学键和聚乙烯(嘌呤)-金化学键的作用，牢固程度甚至比硫-金化学键还要高，所以核酸探针分子很容易“倒伏”在金电极表面。

为了解决这个问题，Herne和Tarlov提出了用MCH作填充剂进行重填，这种方法可以把吸附方式不正确、吸附不牢的核酸分子置换掉，并且可以防止待测核酸分子吸附到金电极表面。但这种方法也是有缺陷的。首先就是可重复性问题；其次这种方法很受DNA的序列影响。另外，还有学者声明，用MCH进行快速处理没法完全去掉吸附错误的核酸探针分子。

为了解决DNA碱基会吸附在金电极表面的问题，有人提出了在加入DNA核酸探针前先形成一个致密均匀的新表面的方法。具体的做法就是在吸附DNA核酸探针分子之前先在金电极表面制备一层致密的MCH薄膜。这种方法制备的自组装分子膜的探针分子密度取决于纯MCH膜的微孔密度和缺陷密度，而这两个密度都是不可预知也不可控制的。且重复性非常差。

通过同时吸附烷基硫醇和DNA核酸探针分子制备出来的混合自组装分子膜最近被研究的很多。在混合溶液中同时吸附得到的自组装分子膜的密度决定于一个平衡过程，这使得最终得到的分子膜密度对吸附时间、分子运动、探针序列不敏感。有很多学者采用类似的方法都制备出了4～5×10¹²分子/平方厘米的自组装分子膜。

然而，目前在金电极表面形成自组装分子膜的方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

因此，本发明的目的是在同时吸附烷基硫醇和DNA核酸探针分子之后，添加一个重填的步骤，填充剂使用较高浓度的硫醇溶液。重填的步骤使自组装分子膜形成致密的膜结构，获得稳定的电化学特性。

本发明是基于以下两个资助完成的，在此表示感谢：

1.国家自然科学基金项目

项目名称：基于电场诱导的核酸混合自组装分子膜属性控制原理和方法研究，

项目批准号：51105222。

2.摩擦学国家重点实验室自主研究课题

项目名称：核酸探针混合自组装分子膜属性控制技术的研究，

项目批准号：SKLT10B02。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种在金电极表面形成自组装分子膜的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将DNA溶液与第一硫醇溶液混合，以便得到含有DNA和硫醇的混合液；将金电极置于含有DNA和硫醇的混合液中，以便在金电极表面形成初级自组装分子膜；以及将表面形成初级自组装分子膜的金电极置于第二硫醇溶液中，以便在金电极表面形成自组装分子膜。发明人发现，利用该方法在金电极表面形成自组装分子膜，金电极上吸附方式不正确，吸附不牢的核酸分子能够被硫基己醇(MCH)分子置换掉，从而能够提高自组装分子膜的成膜质量。根据本发明的实施例，利用本发明的在金电极表面形成自组装分子膜的方法制备自组装分子膜，无需复杂设备，简单易行，可重复性好，并且成本低，形成的自组装分子膜排列密度高、缺陷密度小、电化学特性稳定，质量非常好。