电极的组装过程
近年来, 新型纳米材料在生物传感器中的应用, 越来越受到人们的关注. 由于纳米材料本身具有独特的物理和化学性质, 在光学、电学、催化、磁学等领域有着广泛的应用前景. 而纳米结构的金由于它较高的电子传递性、导热性以及光学性质, 从而引起了很多关注. 关于纳米胶体金颗粒已有很多文献报道, 在化学生物传感器的研制中, 金胶纳米颗粒的引入, 能引起电流响应信号放大, 从而极大地提高传感器的灵敏度. 然而有关新型材料金纳米空球的相关文献报道却很少, 相对于金胶纳米粒子, 金纳米空球(Hollow Gold Nanoparticles,HGNs)有着更高的比表面积、低密度和低成本, 能充分暴露活性位点. 从理论上来说, 内外壳之间存在着电势差, 金纳米空球作为微小的导电中心, 在电化学反应中促进电子的传递, 对某些特定物质还能产生特有的电化学响应. 此外, 由于金纳米空球拥有良好的生物兼容性, 金纳米空球还能作为某些蛋白质的固定载体, 从而在电极上实现蛋白质的直接电化学行为. 毫无疑问, 金纳米空球将在电化学生物传感器领域有着广阔的应用前景.
DNA生物传感器是进行DNA结构分析和检测的重要手段, 主要依赖于探针与目标分析物之间高特异性的生物识别过程, 即DNA分子间的特异性互补配对规律,实现对特定序列DNA的快速识别和检测, 通过与能量转换器的整合或耦联, 提供关于氧化还原标记物的可测信号输出. 有效的DNA信号传感系统可以应用于生物医学工程, 疾病预防与治疗, 新型食品的研发, 环境监测与治理等多个研究领域, 因此, 制备出快速、便携、灵敏的生物传感器来实现对基因表述过程的实时监测和对基因表述产物性质的测定有着十分重要的作用. Li等的工作研究表明: 具有较大的有效比表面积和大量活性催化位点的功能化纳米电极材料的采用是提高电极催化活性和检测灵敏度的有效手段.
壳聚糖有着类似网状结构的笼形分子, 对金属离子有极好的配合能力,可制备壳聚糖基金属配合物.L-半胱氨酸(L-Cys)是20种天然氨基酸中唯一具有巯基(SH)基团的化合物, 因而它能吸附金纳米空壳. 而细胞色素c含有一个血红素和一条多个氨基酸组成的肽链, 血红素嵌在分子中央的一个裂隙里使电子载体得以进入将金纳米空壳与这些材料相结合.
上海师范大学生命与环境科学学院黄杉生等人利用新型材料金纳米空球, 通过层层修饰的技术, 分别将壳聚糖、空壳纳米金、L-半胱氨酸、细胞色素c以及ssDNA探针修饰到玻碳电极表面, 制备了一种新型的DNA生物传感器. 以紫外及透射电子显微镜(TEM)表征了空壳纳米金, 以循环伏安法、阻抗谱图等电化学方法研究了传感器的特性, 通过原子力显微镜方法观察了该DNA生物传感器不同层之间的形态差异. 结果表明,该修饰电极所吸附的ssDNA探针为1.672×10―10mol•cm－2 . 在指示剂柔红霉素的帮助下, DNA探针可与互补的DNA进行杂交, 借此以微分脉冲伏安法测定DNA.