二硫化物點/納米片復合物dna電化學探針的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于分析化學技術領域，具體涉及二硫化物點/納米片復合物DNA電化學探針的制備方法。
【背景技術】
[0002]脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid，縮寫DNA)是所有生物的基本遺傳物質，DNA檢測在醫(yī)學診斷、生物工程及環(huán)境保護等領域扮演者至關重要的角色。DNA電化學生物探針作為一種新型的檢測手段，具有所需儀器簡單、檢測快速且靈敏等諸多優(yōu)點，相關技術發(fā)展十分迅速。近年來，納米科學與技術的發(fā)展日新月異，這為發(fā)展新型、高靈敏度、高穩(wěn)定性、低成本及安全性好的生物探針提供了新的有效途徑。目前，基于金納米粒子、碳納米管、石墨稀等納米材料的DNA生物探針已有文獻報道。
[0003]二維層狀結構過渡金屬二硫化物具有優(yōu)異的物理和化學性質，已在晶體管、催化、光檢測器、鋰離子電池和能量存儲等領域得到應用。過渡金屬二硫化物獨特的電化學性能，較大的比表面積，以及潛在的表面修飾，預示了在生物傳感和檢測領域中巨大的應用潛力。通過物理或化學剪切二維層狀結構過渡金屬二硫化物的方法，可制得零維過渡金屬二硫化物量子點。與納米片相比，過渡金屬二硫化物量子點具有更高的比表面積和更多的邊緣活性位點，在電化學傳感及催化方面具有廣泛的應用前景。此外，量子點的發(fā)光特性可能使過渡金屬二硫屬化物成為在生物醫(yī)學和光成像領域有前景的材料。
[0004]專利(申請公布號CN 101846648A)公開了一種石墨烯量子點修飾的電化學生物傳感器及其制備方法，電極上修飾單鏈DNA與目標單鏈DNA之間互補配對作用，可引起顯著的電化學信號變化，便能起到快速檢測目標單鏈DNA的目的。專利(申請公布號CN104201357A)公開了一種石墨烯量子點-石墨烯復合材料及其制備方法與用途，制備在高于大氣壓的反應壓力下和有機溶劑中進行，所制得的石墨烯量子點-石墨烯復合材料制成的氧還原電極具有優(yōu)異的電化學性能，可應用于燃料電池領域。
[0005]Hua Zhang等通過鋰離子插層法制備過渡金屬二硫化物納米片，采用制得的MoS2, TiSjP TaSjfi米片作為傳感平臺，來靈敏地和選擇性地檢測DNA。染料標記的單鏈DNA探針通過范德華力吸附在納米片的基面上，造成染料的熒光淬滅。與此相反，在單鏈DNA探針與其互補的靶DNA復合后，形成雙鏈DNA，由于該雙鏈DNA帶負電荷的磷酸鹽骨架的密集有效地屏蔽了堿基。因此，形成的雙鏈DNA和納米片之間的作用力變弱，染料標記的探針離開納米片表面，從而導致染料的熒光恢復。其結果是，通過探針的焚光強度來定量檢測革E DNA。(Ying Zhang, Bing Zheng, Changfeng Zhu, XiaoZhang, ChaoliangTanj Hai Li，Bo Chen,Jian Yang,Junze Chen,Ying Huang,LianhuiWang，*and Hua Zhang^j Single-Layer Transit1n Metal DichalcogenideNanosheet-Based Nanosensors for Rapid, Sensitive, and Multiplexed Detect1n ofDNAj Adv.Mater.，2015，27 (5): 935-9.)。
[0006]石墨烯、石墨烯量子點、過渡金屬二硫化鉬(或二硫化鎢)納米片及其量子點的制備，石墨烯量子點生物探針、過渡金屬二硫化物納米片及其量子點在催化及燃料電池領域的應用已有報道。截至目前，過渡金屬二硫化物量子點(尤其是二硫化鈦和二硫化鉭)在生物傳感領域的研究還比較少，同時根據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物作為生物電化學探針尚未見有國內外文獻和相關專利的報道。

【發(fā)明內容】

[0007]為解決上述問題，利用過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物活性位點豐富且比表面積大，通過靜電吸附，硫堇可作為連接該復合物與DNA的橋梁，進而構建新穎的DNA電化學探針?；诖耍景l(fā)明公開了一種過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物DNA電化學探針及其制備方法。
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、產率高、生產成本低、綠色環(huán)保、易于操作和控制的一種過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物DNA電化學探針及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的機理:在離子液體的作用下，過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物的負電硫邊緣與硫堇的正電中心相結合，為硫堇提供電子，引起二硫化物和硫堇之間的相互作用，修飾電極產生較強的氧還原信號；而帶正電的硫堇可以與帶負電的雙鏈DNA、單鏈DNA通過靜電相互作用相結合，加入DNA后，造成硫堇的氧還原信號降低。因此，可以通過電信號的變化來檢測DNA。
[0010]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)，該方法具體包括以下步驟:
[0011]—種二硫化物點/納米片復合物DNA電化學探針的制備方法，在離子液體的作用下，將過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物溶解于硫堇醋酸鹽溶液中，分離提取后，即得硫堇功能化的過渡金屬二硫化物量子點/納米片的復合物，然后以該復合物為電極表面修飾材料，有機溶劑為分散劑，制得DNA電化學探針。
[0012]上述方法中，硫堇功能化的過渡金屬二硫化物量子點/納米片的復合物采用如下方法制備:
[0013]a)將過渡金屬二硫化物粉末溶于有機溶劑中，于20?60°C下超聲剝離2?24h，上層液即為過渡金屬二硫化物的納米片分散液；
[0014]b)將制備的納米片分散液于100?150°C下，電磁攪拌5?8h，加入揮發(fā)性溶劑靜置、分離、干燥，或者直接離心干燥，即得過渡金屬二硫化物量子點/納米片的復合物；
[0015]c)將該復合物溶于硫堇醋酸鹽與離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽的混合液中，超聲后，與b)相同的方法提取，即得硫堇功能化的過渡金屬二硫化物量子點/納米片的復合物。
[0016]優(yōu)選的是，步驟a)中，所述二硫化物與有機溶劑的質量比為5:1?20:1。
[0017]優(yōu)選的是，步驟a)中，所述過渡金屬二硫化物為二硫化鉬、二硫化媽、二硫化鈦或二硫化鉭，有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N，N- 二甲基甲酰胺、N-乙基-2-吡咯烷酮、異丙醇或二甲基亞砜。
[0018]優(yōu)選的是，步驟b)中，所述揮發(fā)性溶劑為氯仿、丙酮、環(huán)己烷或正己烷。
[0019]優(yōu)選的是，步驟c)中，所述混合液中硫堇醋酸鹽與離子液體質量比為5:1?20:1，復合物與硫堇醋酸鹽的質量比0.5:1?2:1。作為一種陽離子吩噻嗪染料，硫堇具有優(yōu)異的電化學活性。它可以通過靜電相互作用與DNA(雙鏈DNA、單鏈DNA)穩(wěn)定地結合，導致其自身的氧化還原信號降低。更重要的是，在離子液體作為分散劑的作用下，過渡金屬二硫化物零維量子點及其二維納米片的負電硫邊緣能夠同時與硫堇的正電中心穩(wěn)定地結合，為硫堇提供電子。此外，硫堇可以與過渡金屬二硫化物量子點/納米片的復合物結合，然后用制得的結合物來修飾電極，以構建DNA電化學探針體系。所述方法中，DNA電化學探針的制備步驟為:
[0020]將硫堇功能化的過渡金屬二硫化物量子點/納米片的復合物分散于有機溶劑中，制成一定濃度的溶液，采用滴涂法，制得修飾電極，構建三電極體系，即DNA電化學探針。所述的復合物溶液的濃度為I?1mg.mL S滴涂到電極所需復合物溶液用量為3?20 μ L，電極為玻碳電極。
[0021 ] 優(yōu)選的是，三電極體系中的對電極是鉑電極，參比電極是飽和甘汞電極，所述的修飾電極為表面修飾有I?6層硫堇功能化的過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物的玻碳電極。
[0022]上述方法制備的二硫化物點/納米片復合物DNA電化學探針可用于檢測DNA濃度。
[0023]具體方法如下:將上述制備的修飾電極構成的三電極體系，在N2飽和的PBS緩沖溶液中進行電化學測試，將不同濃度的DNA溶液分別注射入上述緩沖溶液中，進行電化學測試，擬合電極表面電化學信號變化與DNA濃度間的關系。其中，DNA為雙鏈DNA(dsDNA)或單鏈(ssDNA)。
[0024]與現(xiàn)有技術項目相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0025]實現(xiàn)了過渡金屬二硫屬化物量子點/納米片復合物在生物傳感領域中的應用，基于該復合物建立的DNA電化學探針具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、線性范圍寬、檢測極限低等優(yōu)點，可用于人體血清中DNA的高效檢測，在生物分析和臨床診斷領域具有廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0026]圖1.硫堇功能化過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物及其DNA電化學探針的制備過程示意圖
[0027]圖2.過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物及量子點的紫外吸收光譜表征譜圖
[0028]圖3.鐵氰化鉀溶液中過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物在的循環(huán)伏安曲線性能表征譜圖
【具體實施方式】
[0029]硫堇功能化過渡金屬二硫化物量子點/納米片復合物及其DNA電化學探針的制備過程及基理如圖1所示，以下通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)的方法和條件進行選擇。
[0030]實施例1
[0031 ] 稱取200mg 二硫化鉬粉末分散于1mL有機溶劑N-甲基吡咯烷酮中，超聲剝離3h后，將分散液靜置lOmin，收集上層大