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新型化学修饰电极的制备及应用 中文摘要 I Abstract Fabrication and application of novel chemically modified electrodes 中文摘要 化学修饰电极在分子层面上实现了对电极功能的设计,可以按意图赋予电极预 定的功能，以便能选择性地进行检测反应。本论文中主要研究了三种化学修饰玻 碳电极的制备及其在生物传感与化学传感中的应用，主要包括以下内容： (1) 通过共价键合法将转录因子 Sp1 修饰在玻碳电极表面，并以之作为探针使 用交流阻抗法(EIS)与差示脉冲法（DPV ）检测其与样品DNA 的特异性结合。结果 显示，我们的方法可有效地将活性 Sp1 修饰到电极表面，且该修饰电极不仅可用 于研究 Sp1 与其 DNA 识别序列在不同条件下的结合和解离，还可用于研究点突变 与抑制剂 （抗癌药品光辉霉素）对结合的影响。此外，对该修饰电极的特异性、 灵敏度、重复性以及再生能力都进行了研究，结果表明其能够在大量无关 DNA 序 −10 列中检测出低至 1×10 mol/L 的特异性结合序列 (wtDNA) 。 (2) 在上述修饰电极的基础上，为进一步提高电极性能，以葡萄糖为原料通过 水热法制备了有良好生物相容性和导电性的碳纳米球（CNP ），使用 CNP 修饰玻碳 电极后再与 Sp1 通过酰胺键偶联。结果显示，CNP 的修饰进一步优化了该蛋白修 饰电极的检测性能，具体表现在：检测信号的背景干扰降低、信噪比明显增大， 对 wtDNA 检测限降低了 5 个数量级达到 1 fM，且电极的再生能力得到了极大的增 强，有望成为一种快速而有效的检测手段，以用于 DNA 结合蛋白与其识别序列间 相互作用的研究，及对其新 DNA 识别位点的筛查和新型药物抑制剂的筛选。 (3) 使用 Nafion 膜将半胱氨酸修饰的碳纳米球固定在玻碳电极表面，通过阳极 溶出伏安法实现了对重金属离子（铅和镉）的痕量检测。结果表明，铅离子和镉 -14 -9 离子的检测限分别为 1×10 M 和 1×10 M ，这与裸电极相比，效果得到了极大的 增强，并且该修饰电极可以对溶液中的铅离子和镉离子同时进行检测。 关键词：化学修饰电极，碳纳米球，蛋白质-DNA 相互作用，重金属离子检测 作 者：许金海 指导老师：彭 睿 II Fabrication and application of novel chemically modified electrodes Abstract Fabrication and application of novel chemically modified electrodes Abstract In electrochemistry, electrodes can be functionally designed for selective detections through chemical modification of the electrode surface. In this thesis, three types of chemically m