[发明专利]一种DNA电化学生物传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域，具体为一种DNA电化学生物传感器及其制备方法。

背景技术

DNA电化学生物传感器是一种以DNA作为识别元件，通过DNA序列进行识别的生物传感器，它能够将目标DNA的存在转变为可检测的电信号。与传统的标记基因技术相比较，DNA电化学生物传感器具有更为快速、简便、无污染等特点，并且避免了不能定量和受到污染导致假阳性的问题。此外，DNA分子识别层十分稳定，也易于再生、合成，这使得DNA电化学生物传感器在基因分析领域发挥着至关重要的作用，被广泛应用于医学、食品工业、环境监控、药物研发等领域，已成为当今生物传感器领域中的前沿课题。

由于纳米材料一般具有比表面积大、生物兼容性好及导电性好等特点，常被应用于DNA电化学生物传感器的构建。为了进一步提高传感器的灵敏度，科学家们一直致力于开发新型的、具有优良性能的纳米复合材料。石墨烯是由碳的单原子层构成的准二维晶格结构的材料, 其基本结构单元为稳定的苯六元环。石墨烯（Gr）具有诸如优良的机械性能、好的导电性能、高比表面积、制备成本低、可加工性好等优点，被广泛应用于材料、化学、生物、电子等领域。然而，石墨烯片与片之间有较强的范德华力, 容易产生聚集，而且其化学稳定性高，表面呈惰性状态, 因此水溶性差, 这给石墨烯的进一步研究和应用造成了困难。为此，近来人们致力于发展各种性能优良的石墨烯复合材料。硫化钨（WS₂）是一种层状的过渡金属二硫化物，它具有和石墨类似的结构，由三个原子层（S-W-S）通过范德华力堆积而成，这使得它具有比表面积大、吸附能力强，反应活性高等特点。此外，由于它的层间主要由弱的范德华力维持，因此易于插入其它纳米粒子形成插层复合材料，使其具有新的电学、催化、磁性等性能。

因此，将石墨烯与WS₂相结合发展的纳米复合材料用于制备新型DNA电化学传感器，充分发挥两者的协同作用，提高传感器的性能已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种将Gr-WS₂纳米复合材料与金纳米有效结合起来，有利于同时发挥两者的优点，显著提高传感器的灵敏度的DNA电化学生物传感器及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种DNA电化学生物传感器，包括生物传感器玻碳基底，修饰在生物传感器玻碳基底上的Gr-WS₂/壳聚糖(CS)薄膜，与Gr-WS₂/壳聚糖(CS)薄膜固定及杂交在一起的目标DNA。

所述的DNA电化学生物传感器的制备方法为：

（1）生物传感器的玻碳基底上修饰上Gr-WS₂/壳聚糖(CS)薄膜；

首先将玻碳基底进行预处理，然后将8 μL的Gr-WS₂/CS混合液滴涂到玻碳基底上，在空气中晾干；

（2）DNA的固定及杂交：

将Gr-WS₂/CS薄膜修饰的玻碳基底浸泡在金胶中12 h，用水冲洗后晾干，然后在室温下浸泡在DNA探针（ssDNA）溶液中10 h，用缓冲溶液冲洗干净后，浸泡在巯基乙醇溶液中封闭2 h；取出，用缓冲溶液冲洗干净。随后将传感器与目标DNA在30 ℃下反应50 min，用缓冲溶液洗净、晾干，即可完成DNA的固定与杂交；

所述步骤（1）中Gr-WS₂/CS混合液的制备方法为： 1 mg的Gr-WS₂复合材料在1 mL的二次蒸馏水中超声分散30 min，然后加入1 mL浓度为1 mg/mL的CS醋酸溶液，超声分散1 h；

所述步骤（1）中玻碳基底预处理过程为：先用抛光粉对玻碳基底进行打磨，然后分别用乙醇和二次蒸馏水进行超声清洗。

所述步骤（2）中ssDNA的浓度为1.0 × 10^-6 mol/L，室温为25 ℃。巯基乙醇溶液的浓度为1.0 × 10^-3 mol/L。

所述步骤（1）和（2）中的缓冲溶液为含有0.9 % NaCl的0.1 mol/L的磷酸盐 (pH 6.0)缓冲溶液。

积极有益效果：

（1）本发明所述的DNA电化学生物传感器将Gr-WS₂纳米复合材料与金纳米有效结合起来，有利于同时发挥两者的优点，显著提高传感器的灵敏度。