CN103760201A - 一种基于复合量子点的电化学dna传感器的制备方法 - Google Patents

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许世超
张晨
倪柳松
何磊
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Abstract

本发明解决所述CdTe/Co复合量子点电化学DNA传感器的技术方案是，通过层层自组装的方法将各元件组装到金电极上，制备DNA生物传感器。以裸金电极为基底电极，依次组装量子点CdTe/Co量子点层、金纳米粒子和探针单链DNA(ssDNA)层，其中探针ssDNA是识别元件，CdTe/Co量子点和金纳米粒子主要作用在于固定探针DNA。其特征在于，获得高灵敏度的CdTe/Co量子点电化学DNA传感器。这种传感器稳定性好，灵敏度高，选择性强，其检测结果明显优于荧光检测方法。该制备方法包括：1.CdTe/Co量子点的制备；2.CdTe/Co量子点电化学DNA传感器的制备；3.CdTe/Co复合量子点电化学DNA传感器与双链DNA(dsDNA)的杂交；4.传感器的电化学信号检测。该传感器制备方法简单，检测速度快，灵敏度高，便于实际应用。

Description

一种基于复合量子点的电化学DNA传感器的制备方法
技术领域
本发明涉及DNA检测技术，具体为一种基于复合量子点的电化学DNA传感器的制备方法。该传感器将纳米技术、核酸杂交技术与电化学技术有机结合，通过循环伏安(CV)和差分脉冲(DPV)法的峰信号来定量检测液体环境中的目标DNA。
背景技术
脱氧核糖核酸(DNA)是遗传信息的载体，具有存储和传递信息的功能。对于核酸的分析在生物化学和生物分子学中具有极其重要的意义。近年来，随着分子生物学的高速发展，生物体内DNA检测技术也突飞猛进，其应用也日益广泛。特别是随着医学临床检验学，生物学，免疫学等学科的飞速发展，从业者对于快速、简便、准确地检测生物体内的DNA序列也变得愈加重视。对于生物体内特定DNA的检测，传统方法主要是采用荧光耦合聚合酶链反应法(PCR)。但是，这种方法操作难度大，技术较为复杂，所需仪器昂贵，使得DNA检测技术收到了很大程度的制约。DNA生物传感器是根据DNA杂交原理，利用每种生物特有的DNA链段，通过人工设计并合成一段与其互补的DNA探针然后进行检测。根据检测方法不同，DNA生物传感器分为光学传感器，电化学传感器以及压电晶体传感器等类型。
光学传感器的检测方法主要有荧光法(Peng et a1.JACS，2007,3048-49)，拉曼光谱法(YazdiSoroush H et a1.Anal.Chem.，2013,10605-11)，表面等离子共振法(Zhang et a1.Radi.Res.，2013,351-9)等。其中，荧光法是主要的检测方法。其通过荧光共振转移原理(FRET)使发光体的荧光强度在遇到目标DNA后产生变化，从而对目标DNA进行检测。但是，该方法操作精度差，实验误差较大，通常探针与目标DNA结合时间较长，不利于快速、准确地检测DNA。
压电晶体传感器是一种依靠质量感应来进行检测的传感器，其构建的依据是DNA杂交前后质量的变化。石英晶体声微天平常用于该DNA检测方法中，且便于操作，过程简单，但精确度不够。
自1993年，Millan K M和Mikkelsen S R首次描述电化学DNA传感器以来，该领域受到了广泛关注。利用电化学原理检测基因的DNA电化学生物传感器也逐渐成为了一种新的DNA检测技术。目前电化学DNA生物传感器可以分为两类：一类是电化学DNA杂交生物传感器，即将已知序列的单链DNA固载到电极表面作为探针，检测另外一条与其互补的DNA分子链。另一类则是非基因识别电化学DNA传感器，将已知序列的双链DNA固载到电极表面作为传感器的探测敏感器件，通过与其它分子的相互作用或者利用DNA的特性检测某些特定物质。相对于传统的DNA检测方法，电化学DNA检测法具有选择性高、灵敏度高、稳定性强、成本低廉、能在复杂的体系中快速检测等特点。因此，新型电化学DNA传感器的创新开发具有非常重要的实际意义。
量子点(Quantum Dot，QDs)又称为半导体纳米晶体(Semiconducto r Nanocrystals)，是一种由II-VI族(如MgS、CdTe、ZnTe、HgSe等)和III-V族(如GaAs、InGaAs、InP、InAs等)元素组成的均一或核／壳结构(如CdS／HgS／CdS等)纳米颗粒，这种半导体晶体颗粒的直径小于该半导体材料体相的激子波尔半径时，其电子能级由准连续变为分立，晶体颗粒处于量子受限状态，具有独特的光、电、磁、催化、化学活性等性质，可以广泛地用于荧光检测，荧光标记，以及电化学传感器等研究方向。
量子点应用于电化学传感器时，主要作用有加速电子迁移速率、降低电极表面反应的氧化还原电位、链接或是固载其他分子等，从而极大的提高了基底电极的检测灵敏性，降低了检测限，扩大了其检测的范围。例如CdS(QDs)，不仅具有上述优良性质，而且具有很好的生物相容性，现在被广泛地应用在pH、糖类以及各种酶活性等生物传感器。通过量子点修饰电极来实现人体内某些小分子的测定，随着粒径的减小，位于其表面的原子不断增多，并且都具有很高的活性，从而使量子点获得了更强的氧化还原能力；同时随着粒径减小，电子容易从粒子内部迁移到表面，迁移路程减短，时间减短，从而加快了迁移速率，提高了催化活性；另外量子点的比表面积也不断增大，接触面积和催化效率都得到提高。Li等制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)／硫化镉(CdS)／玻碳电极传感器，用于探测研究血红蛋白(Hemoglobin，Hb)的电化学行为和过程，实验结果表明该传感器可以实现对目标物的高效灵敏性测定，并且性能稳定。
发明内容
针对传统DNA检测技术的不足，本发明要解决的主要技术问题是，开发一种新型的CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器。该传感器具有很好的灵敏性和选择性，适用于DNA分析技术。其检测速度，灵敏度以及选择性均优于传统荧光检测方法，且制备工艺简单，反应条件温和，适用性好，便于推广应用。
本发明解决所述CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器的技术方案是，通过层层自组装的方法将各元件组装到金电极上，制备DNA生物传感器。以裸金电极为基底电极，依次组装量子点CdTe／Co复合量子点层、金纳米粒子和探针单链DNA(ssDNA)层，其中探针ssDNA是识别元件，CdTe／Co复合量子点和金纳米粒子主要作用在于固定探针DNA。其特征在于，获得高灵敏度的CdTe／Co量子点电化学DNA传感器。这种传感器稳定性好，检测灵敏度高，选择性强，其检测效率和结果明显优于传统荧光检测方法。
本发明解决所述CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器的技术方案是，通过层层自组装的方法将各元件组装到金电极上，制备灵敏度高，选择性强，检测速度快的DNA生物传感器。该制备方法包括：
1.CdTe／Co复合量子点的制备：称取1-50mg的Te粉，10-100mg的NaBH4于比色管中，加1-5ml蒸馏水，在无氧条件下，冰浴或常温制备NaHTe前驱体。称取10-100mg CdCl2以及1-50mg CoCl2于三口烧瓶中(控制Cd2+：Co2+摩尔比为1：1-100：1)，加入50-300ml蒸馏水和10-100μl巯基丙酸(MPA)，并用0.1-1mol／L的NaOH调pH值为3-13，通入N2搅拌5-60分钟脱氧。然后迅速加入之前制备的NaHTe前驱体，绝氧条件下搅拌后，在50-100℃中加热回流得到CdTe／Co量子点。
2.CdTe／Co量子点电化学DNA传感器的制备包括下面三个步骤：
2.1首先将合成的DNA离心数秒，使DNA聚集至离心管管底，然后向离心管中加入适量Tris-EDTA(TE)缓冲液涡旋振荡并使其充分溶解。为得到浓度为10μmol／L的各种DNA序列的溶液，TE缓冲液的体积由下列方程一进行计算。
体积(ml)=DNA合成报告单上的nmol数／10(方程一)
2.2为了去除金电极表面的杂质，在每次自组装之前都要对其进行预处理。先将金电极用所配好的洗液中浸泡10-100min，然后用抛光粉抛光，再超声清洗，最后拿出后用高纯N2吹干。处理干净的金电极在0.1-1mol／L硫酸溶液中通过电化学工作站其进行循环伏安(CV)检测，符合要求后，在二次水中浸泡备用。将上述处理好的金电极，于室温下密封浸泡在1-100mL巯基乙胺溶液中1-10小时，再放入1-100mlCdTe／Co复合量子点溶液中密封浸泡1-10小时。最后将电极取出用二次水冲洗并用电化学工作站检测。
2.3用二次水清洗组装CdTe／Co复合量子点后的金电极并氮气吹干，然后用微量进样器取0.1-100μl探针DNA滴加到电极表面，于0-10℃恒温下密封静置1-24小时，再依次用Tris缓冲液(pH8.0-9.0)、二次水冲洗电极表面以除去未组装的探针DNA，进而完成DNA传感器的制备。
3.CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器与双链DNA(dsDNA)的杂交
由于ssDNA与亚甲基蓝(MB)的静电吸附作用可能会阻碍杂交反应的进行，影响杂交效果，所以在进行DNA杂交前需将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于0.1-2mol／L KCl溶液中浸泡1-120min，使MB从电极上解离下来，用二次水冲洗后，将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于1-100mL一定浓度互补单链DNA杂交液中，10-60℃恒温反应1-10h后取出，依次用Tils缓冲液、二次水冲洗金电极表面除去未杂交的目标DNA，即完成了DNA分子在电极表面的杂交，从而得到双链DNA修饰金电极dsDNA／CdTe／Co／Au。
4.传感器的电化学信号检测
采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)进行检测，以不同修饰的金电极作为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，亚甲基蓝为指示剂，应用电化学工作站测试不同修饰电极的循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线。检测底液如无特别说明均为0.01-0.5mol／L的PBS缓冲液(pH=6.0-9.0)，扫描电位-0.2～1.4V，扫描速度为10-100mV／s。观察峰型变化，记录氧化峰电流值。
附图说明
图1为电化学DNA传感器的工作原理图
图2为量子点CdTe／Co／Au电极探针杂交前后的循环伏安图：a.杂交后dsDNA探针；b.杂交前ssDNA探针
图3DNA探针与完全互补、单碱基错配和完全错配目标DNA杂交后修饰电极的差分脉冲伏安曲线：a.完全互补序列；b.单碱基错配序列；c.全错配序列；d.ssDNA
具体实施方式：
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。
本发明设计的CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器，其特征在于通过层层自组装的方法将各元件组装到金电极上，制备DNA生物传感器。以裸金电极为基底电极，依次组装量子点CdTe／Co复合量子点层、金纳米粒子和探针单链DNA(ssDNA)层，其中探针ssDNA是识别元件，CdTe／Co复合量子点和金纳米粒子主要作用在于固定探针DNA。
所述的ssDNA序列可以根据A-T，G-C对应的原则得出。
上述DNA链段可以是下述DNA编码序列：
可以是具有沙门氏杆菌特征的DNA编码序列，例如：
5'-CTGATGCCTCCCTGCCCCACCAGTATTCGCTGATGGCCGGCAGGGAGTGCCAG-3’等；
可以是具有鼠疫杆菌特征的DNA编码序列，例如：
5’-GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAD-3’;
可以是具有肝炎病毒特征的DNA编码序列，例如：
5'-ATTAGAATGAAGAATCCCTCCATTGTTGGAGTCCTGTGCAAGATTCACA
AGGACTTAATCTGGGTTGTA-3’；
可以是具有流感病毒特征的DNA编码序列，例如：
5'-ATGAAGAAAATGAATCACAAGTCAACTGACAGTCCAAAGGCTCCACAGCTCAGAGGAGGG-3’；
或者是具有特征DNA编码序列的病毒，细菌或微生物等。
实施例1
1.CdTe／Co复合量子点的制备。称取10mg的Te粉，30mg的NaBH4于比色管中，加0.5ml蒸馏水，在无氧条件下，冰浴或常温制备NaHTe前驱体。称取60mg CdCl2以及10mg CoCl2于三口烧瓶中，加入150ml蒸馏水和60μl巯基丙酸(MPA)，并用0.1mol／L的NaOH调pH值为8，通入N2搅拌10分钟脱氧。然后迅速加入之前制备的NaHTe前驱体，绝氧条件下搅拌后，在85℃中加热回流得到CdTe／Co量子点。
2.CdTe／Co量子点电化学DNA传感器的制备
2.1首先将合成的DNA离心数秒，使DNA聚集至离心管管底，然后向离心管中加入适量Tris-EDTA(TE)缓冲液涡旋振荡并使其充分溶解。为得到浓度为10μmol／L的各种DNA序列的溶液，TE缓冲液的体积由方程一计算。
2.2为了去除金电极表面的杂质，在每次自组装之前都要对其进行预处理。先将金电极用所配好的洗液中浸泡10min，然后用抛光粉抛光，再超声清洗，最后拿出后用高纯N2吹干。处理干净的金电极在0.1mol／L硫酸溶液中通过电化学工作站其进行循环伏安(CV)检测，符合要求后，在二次水中浸泡备用。将上述处理好的金电极，于室温下密封浸泡在10mL巯基乙胺溶液中1小时，再放入5ml CdTe／Co复合量子点溶液中密封浸泡1小时。最后将电极取出用二次水冲洗并用电化学工作站检测。
2.3用二次水清洗组装CdTe／Co复合量子点后的金电极并氮气吹干，然后用微量进样器取1μl探针DNA滴加到电极表面，于4℃恒温下密封静置5小时，再依次用Tris缓冲液(pH8.0)、二次水冲洗电极表面以除去未组装的探针DNA，进而完成DN入传感器的制备。
3.CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器与双链DNA(dsDNA)的杂交
由于ssDNA与亚甲基蓝(MB)的静电吸附作用可能会阻碍杂交反应的进行，影响杂交效果，所以在进行DNA杂交前需将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于0.1mol／L KCl溶液中浸泡5min，使MB从电极上解离下来，用二次水冲洗后，将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于1mL一定浓度互补单链DNA杂交液中，25℃恒温反应1h后取出，依次用Tris缓冲液、二次水冲洗金电极表面除去未杂交的目标DNA，即完成了DNA分子在电极表面的杂交，从而得到双链DNA修饰金电极dsDNA／CdTe／Co／Au。
4.传感器的电化学信号检测
采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)进行检测，以不同修饰的金电极作为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，亚甲基蓝为指示剂，应用电化学工作站测试不同修饰电极的循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线。检测底液为0.01mol／L的PBS缓冲液(pH=7.0)，扫描电位-0.2～1.4V，扫描速度为20mV／s。观察峰型变化，记录氧化峰电流值。
实施例2
1.CdTe／Co复合量子点的制备。称取13mg的Te粉，36mg的NaBH4于比色管中，加1ml蒸馏水，在无氧条件下，冰浴或常温制备NaHTe前驱体。称取65mg CdCl2以及12mg CoCl2于三口烧瓶中，加入150ml蒸馏水和75μl巯基丙酸(MPA)，并用0.5mol/L的NaOH调pH值为8，通入N2搅拌20min脱氧。然后迅速加入之前制备的NaHTe前驱体，绝氧条件下搅拌后，在90℃中加热回流得到CdTe／Co量子点。
2.CdTe／Co量子点电化学DNA传感器的制备
2.1首先将合成的DNA离心数秒，使DNA聚集至离心管管底，然后向离心管中加入适量Tris-EDTA(TE)缓冲液涡旋振荡并使其充分溶解。为得到浓度为10μmol／L的各种DNA序列的溶液，TE缓冲液的体积由方程一计算。
2.2为了去除金电极表面的杂质，在每次自组装之前都要对其进行预处理。先将金电极用所配好的洗液中浸泡20min，然后用抛光粉抛光，再超声清洗，最后拿出后用高纯N2吹干。处理干净的金电极在0.5mol／L硫酸溶液中通过电化学工作站其进行循环伏安(CV)检测，符合要求后，在二次水中浸泡备用。将上述处理好的金电极，于室温下密封浸泡在15mL巯基乙胺溶液中2小时，再放入15ml CdTe／Co复合量子点溶液中密封浸泡2小时。最后将电极取出用二次水冲洗并用电化学工作站检测。
2.3用二次水清洗组装CdTe/Co复合量子点后的金电极并氮气吹干，然后用微量进样器取3μl探针DNA滴加到电极表面，于5℃恒温下密封静置7小时，再依次用Tris缓冲液(pH8.2)、二次水冲洗电极表面以除去未组装的探针DNA，进而完成DNA传感器的制备。
3.CdTe/Co复合量子点电化学DNA传感器与双链DNA(dsDNA)的杂交
由于ssDNA与亚甲基蓝(MB)的静电吸附作用可能会阻碍杂交反应的进行，影响杂交效果，所以在进行DNA杂交前需将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于0.5mol／LKCl溶液中浸泡15min，使MB从电极上解离下来，用二次水冲洗后，将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于5mL一定浓度互补单链DNA杂交液中，30℃恒温反应2h后取出，依次用Tris缓冲液、二次水冲洗金电极表面除去未杂交的目标DNA，即完成了DNA分子在电极表面的杂交，从而得到双链DNA修饰金电极dsDNA／CdTe／Co／Au。
4.传感器的电化学信号检测
采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)进行检测，以不同修饰的金电极作为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，亚甲基蓝为指示剂，应用电化学工作站测试不同修饰电极的循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线。检测底液如无特别说明均为0.02mol／L的PBS缓冲液(pH=7.2)，扫描电位-0.2～1.4V，扫描速度为40mV／s。观察峰型变化，记录氧化峰电流值。
实施例3
1.CdTe／Co复合量子点的制备。称取15mg的Te粉，45mg的NaBH4于比色管中，加2ml蒸馏水，在无氧条件下，冰浴或常温制备NaHTe前驱体。称取70mg CdCl2以及14mg CoCl2于三口烧瓶中，加入200ml蒸馏水和80μl巯基丙酸(MPA)，并用1mol／L的NaOH调pH值为9，通入N2搅拌20分钟脱氧。然后迅速加入之前制备的NaHTe前驱体，绝氧条件下搅拌后，在95℃中加热回流得到CdTe／Co量子点。
2.CdTe／Co量子点电化学DNA传感器的制备
2.1首先将合成的DNA离心数秒，使DNA聚集至离心管管底，然后向离心管中加入适量Tris-EDTA(TE)缓冲液涡旋振荡并使其充分溶解。为得到浓度为10μmol／L的各种DNA序列的溶液，TE缓冲液的体积由方程一计算。
2.2为了去除金电极表面的杂质，在每次自组装之前都要对其进行预处理。先将金电极用所配好的洗液中浸泡30min，然后用抛光粉抛光，再超声清洗，最后拿出后用高纯N2吹干。处理干净的金电极在1mol／L硫酸溶液中通过电化学工作站其进行循环伏安(CV)检测，符合要求后，在二次水中浸泡备用。将上述处理好的金电极，于室温下密封浸泡在20mL巯基乙胺溶液中3小时，再放入20mlCdTe／Co复合量子点溶液中密封浸泡3小时。最后将电极取出用二次水冲洗并用电化学工作站检测。
2.3用二次水清洗组装CdTe／Co复合量子点后的金电极并氮气吹干，然后用微量进样器取5μ1探针DNA滴加到电极表面，于4℃恒温下密封静置10小时，再依次用Tris缓冲液(pH8.0)、二次水冲洗电极表面以除去未组装的探针DNA，进而完成DNA传感器的制备。
3.CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器与双链DNA(dsDNA)的杂交
由于ssDNA与亚甲基蓝(MB)的静电吸附作用可能会阻碍杂交反应的进行，影响杂交效果，所以在进行DNA杂交前需将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于1mol／L KCl溶液中浸泡20min，使MB从电极上解离下来，用二次水冲洗后，将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于15mL一定浓度互补单链DNA杂交液中，37℃恒温反应2h后取出，依次用Tris缓冲液、二次水冲洗金电极表面除去未杂交的目标DNA，即完成了DNA分子在电极表面的杂交，从而得到双链DNA修饰金电极dsDNA／CdTe／Co／Au。
4.传感器的电化学信号检测
采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)进行检测，以不同修饰的金电极作为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，亚甲基蓝为指示剂，应用电化学工作站测试不同修饰电极的循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线。检测底液如无特别说明均为0.5mol／L的PBS缓冲液(pH=7.4)，扫描电位-0.2～1.4V，扫描速度为50mV／s。观察峰型变化，记录氧化峰电流值。
实施例4
1.CdTe／Co复合量子点的制备。称取20mg的Te粉，50mg的NaBH4于比色管中，加2ml蒸馏水，在无氧条件下，冰浴或常温制备NaHTe前驱体。称取80mg CdCl2以及15mg CoCl2于三口烧瓶中，加入250ml蒸馏水和100μl巯基丙酸(MPA)，并用1mol／L的NaOH调pH值为11，通入N2搅拌30min脱氧。然后迅速加入之前制备的NaHTe前驱体，绝氧条件下搅拌后，在100℃中加热回流得到CdTe／Co量子点。
2.CdTe／Co量子点电化学DNA传感器的制备
2.1首先将合成的DNA离心数秒，使DNA聚集至离心管管底，然后向离心管中加入适量Tris-EDTA(TE)缓冲液涡旋振荡并使其充分溶解。为得到浓度为10μmol／L的各种DNA序列的溶液，TE缓冲液的体积由方程一计算。
2.2为了去除金电极表面的杂质，在每次自组装之前都要对其进行预处理。先将金电极用所配好的洗液中浸泡50min，然后用抛光粉抛光，再超声清洗，最后拿出后用高纯N2吹干。处理干净的金电极在1mol／L硫酸溶液中通过电化学工作站其进行循环伏安(CV)检测，符合要求后，在二次水中浸泡备用。将上述处理好的金电极，于室温下密封浸泡在5-30mL巯基乙胺溶液中5小时，再放入30mlCdTe／Co复合量子点溶液中密封浸泡5小时。最后将电极取出用二次水冲洗并用电化学工作站检测。
2.3用二次水清洗组装CdTe／Co复合量子点后的金电极并氮气吹干，然后用微量进样器取10μl探针DNA滴加到电极表面，于4C恒温下密封静置15小时，再依次用Tris缓冲液(pH9.0)、二次水冲洗电极表面以除去未组装的探针DNA，进而完成DNA传感器的制备。
3.CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器与双链DNA(dsDNA)的杂交
由于ssDNA与亚甲基蓝(MB)的静电吸附作用可能会阻碍杂交反应的进行，影响杂交效果，所以在进行DNA杂交前需将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于2mol／L KCl溶液中浸泡30min，使MB从电极上解离下来，用二次水冲洗后，将ssDNA／CdTe／Co／Au电极置于20mL一定浓度互补单链DNA杂交液中，40℃恒温反应5h后取出，依次用Tris缓冲液、二次水冲洗金电极表面除去未杂交的目标DNA，即完成了DNA分子在电极表面的杂交，从而得到双链DNA修饰金电极dsDNA／CdTe／Co／Au。
4.传感器的电化学信号检测
采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)进行检测，以不同修饰的金电极作为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，亚甲基蓝为指示剂，应用电化学工作站测试不同修饰电极的循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线。检测底液如无特别说明均为0.5mol／L的PBS缓冲液(pH=8.0)，扫描电位-0.2～1.4V，扫描速度为100mV／s。观察峰型变化，记录氧化峰电流值。
Figure ISA0000098979250000011
Figure ISA0000098979250000021

Claims (9)

1.一种基于复合量子点的电化学DNA传感器，其特征在于：获得高灵敏度的CdTe／Co量子点电化学DNA传感器；这种电化学DNA传感器以裸金电极为基底电极，依次组装CdTe／Co复合量子点层，金纳米粒子和探针单链DNA层。
2.权利要求1所述的传感器，单链DNA为识别元件，CdTe／Co复合量子点和金纳米粒子主要作用是固定探针DNA，并且能够增加检测信号。
3.权利要求1所述的一种基于复合量子点的电化学DNA传感器的制备方法包括：
(1)CdTe／Co复合量子点的制备：称取1-50mg的Te粉，10-100mg的NaBH4于比色管中，加1-5ml蒸馏水，在无氧条件下，冰浴或常温制备NaHTe前驱体；称取10-100mg CdCl2以及1-50mg CoCl2于三口烧瓶中，加入50-300ml蒸馏水和10-100μl巯基丙酸，并用0.1-1mol／L的NaOH调pH值为3-13，通入N2搅拌5-60分钟脱氧；然后迅速加入之前制备的NaHTe前驱体，绝氧条件下搅拌后，在50-100℃中加热回流得到CdTe／Co量子点；
(2)CdTe／Co量子点电化学DNA传感器的制备：首先将DNA溶解到适量的Tris-HCl缓冲液中，然后用微量进样器取一定量的探针DNA滴加到电极表面，于0-10℃恒温下密封静置1-24小时，再依次用pH在8.0至9.0的Tris缓冲液和二次水冲洗电极表面以除去未组装的探针DNA，进而完成DNA传感器的制备；
(3)CdTe／Co复合量子点电化学DNA传感器与双链DNA的杂交：将单链DNA／CdTe／Co／Au电极置于一定浓度的KCl溶液中浸泡一段时间，使MB从电极上解离下来，用二次水冲洗后，将单链／CdTe／Co／Au电极置于1—100mL一定浓度互补单链DNA杂交液中，10-60℃恒温反应1-10h后取出，依次用Tris缓冲液，二次水冲洗金电极表面除去未杂交的目标DNA，即完成了DNA分子在电极表面的杂交，从而得到双链DNA修饰金电极双链DNA／CdTe／Co／Au；
(4)传感器的电化学信号检测：采用循环伏安法和差分脉冲伏安法进行检测，以不同修饰的金电极作为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，亚甲基蓝为指示剂，应用电化学工作站测试不同修饰电极的循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线；检测底液如无特别说明均为PBS缓冲液；用一定扫描电位和扫描速度进行扫描，观察峰型变化，记录氧化峰电流值。
4.根据权利要求3所述的方法，在步骤(1)制备CdTe／Co复合量子点合成过程中控制Cd2+：Co2+摩尔比为1：1-100：1。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于各种DNA序列的溶液浓度为10μmol／L，TE缓冲液的体积由下列方程进行计算：
体积=DNA合成报告单上的nmol数／10。
6.根据权利要求3所述的方法，在步骤(1)之后，(2)之前还应对金电极表面进行预处理，以去除金电极表面的杂质并进行CdTe／Co量子点的组装：先将金电极用所配好的洗液中浸泡10-100min，然后用抛光粉抛光，再超声清洗，最后拿出后用高纯N2吹干；处理干净的金电极在0.1-1mol／L硫酸溶液中通过电化学工作站其进行循环伏安检测，符合要求后，在二次水中浸泡备用；将上述金电极，于室温下密封浸泡在1-100mL巯基乙胺溶液中1-10小时，再放入1-100mlCdTe／Co复合量子点溶液中密封浸泡1-10小时；最后将电极取出用二次水冲洗并用电化学工作站检测。
7.根据权利要求3所述的方法，在步骤(2)中，用0.1-1001μl探针DNA滴加到电极表面，进行DNA传感器的制备。
8.根据权利要求3所述的方法，在步骤(3)中，KCl溶液为0.1-2mol／L，浸泡时间为1-120min。
9.根据权利要求3所述的方法，在步骤(4)中，采用循环伏安法和差分脉冲伏安法进行检测，底液均为0.01-0.5mol／L的PBS缓冲液，pH在6.0至9.0之间；扫描电位-0.2～1.4V，扫描速度为10-100mV／s。
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