[发明专利]硫堇功能化复合膜电化学DNA传感器及其应用

说明书

本发明公开了一种硫堇功能化还原的氧化石墨烯/类水滑石电化学DNA传感器及其制备方法和应用。先以ZIF‑67为模板制备了钴铝类水滑石，经与氧化石墨烯静电组装制备了氧化石墨烯/类水滑石复合物，通过硫堇功能化和水合肼还原制得了硫堇功能化还原的氧化石墨烯/类水滑石纳米复合物，制备了修饰电极，再将副溶血弧菌探针ssDNA通过静电作用固定在修饰电极表面，制备所述的副溶血弧菌DNA传感器。该DNA传感器具有良好的灵敏性和选择性、较低的检测限和较宽的线性范围。该制备方法包括：电极修饰材料的制备；电化学副溶血弧菌DNA传感器的制备；电化学副溶血弧菌DNA传感器与目标DNA的杂交；传感器电化学信号检测。

技术领域：

本发明属于生物电化学传感器技术领域，具体涉及一种硫堇功能化还原氧化石墨烯/类水滑石的无标记电化学DNA传感器及其制备方法，以及用于高灵敏检测致病性副溶血弧菌的特异性DNA。

背景技术：

近年来，DNA在基因筛选和检测中的应用引起了人们的广泛关注。尽管到目前为止进行了大量的研究，但仍然希望能够开发出更稳定、更灵敏、更快速的传感器。最近，由于基于荧光的传感器需要染料标记过程且标记过程中效率低，因此许多人致力于开发无标签的DNA传感器。电化学DNA传感器作为荧光传感器的替代物，已经得到了广泛的研究，它们显示出高灵敏度、高特异性、快速反应和简易化等优点。纳米材料由于表面体积比大、电子转移快速、生物相容性强、信号强度高等特点被广泛应用于电化学DNA传感器平台。

沸石咪唑酯骨架结构(ZIF)是金属有机骨架(MOF)的一个子类，它由自组装过渡金属离子和有机配体组成具有周期性多孔结构，在许多领域被认为是一类有前途的先进材料。此外，具有高比表面积的多孔结构赋予ZIF可作为制备过渡金属复合材料的模板。在此基础上，提出了衍生自ZIF模板的LDH的制备方法。然而，电子传导能力差的主要问题仍未得到解决，因此电化学性能不佳。

单层石墨烯作为一种二维材料，由于其独特的物理化学性质，如比表面积大、导电性好、机械强度高、易于功能化等特点，受到越来越多的关注。当石墨烯与其他纳米结构结合进行电化学检测时，利用石墨烯和其它纳米结构的固有特性，可以大大提高目标DNA的灵敏度。然而，由于范德华力的存在，GO容易发生团聚，使其难以在复合材料中很好地分散。为了克服这一缺陷，在表面改性方面做了大量的工作，结果表明，用LDH对GO表面改性后再进行还原，可明显阻止石墨烯纳米片的聚集，从而提高其导电性能和电化学传感性能。

各种基于石墨烯或其衍生物的电化学DNA生物传感器通常需要杂交指示剂或标记的DNA探针，制备过程繁复杂。为了克服探针标记或指示剂的使用，人们越来越多地研究开发无标记电化学DNA生物传感器。硫堇(Thi)是一种具有电化学活性的阳离子吩噻嗪染料，由于其平面芳香结构，它可以通过π-π相互作用与GO结合。并且，在电极上修饰时，它可以与双链DNA通过插层和静电相互作用结合，使其自身的氧化还原信号减少。Thi的这一性质使其不仅可以用于修饰GO纳米片，而且可作为信号指示构建DNA电化学传感器。

本发明介绍了一种利用Thi的电化学性质进行DNA检测的无标签电化学检测的方法。采用简单的离子交换法将金属-有机骨架衍生制备CoAl-LDH，再通过静电组装、水合肼还原和硫堇功能化制备Thi-rGO-LDH，将Thi-rGO-LDH复合物修饰到金电极上，并通过静电作用将DNA固定到修饰电极表面。由于Thi-rGO-LDH复合材料具有良好的导电性和较大的比表面积，为电化学检测提供了信号放大功能。与其它报道的方法相比，该方法对目标DNA的检出限较低，线性范围宽，选择性好，可实现对副溶血弧菌特征DNA的高灵敏无标记检测。

发明内容：