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生物传感器是利用生物要素与物理化学检测要素组合在一起对被分析物进行检测的装置。电化学生物传感器是将生物活性材料(敏感元件)与电化学换能器(即电化学电极)结合起来组成的生物传感器,是目前最成熟的一种传感器,在环境监测、临床检验、食品和药物分析、生化分析等研究中有着广泛的应用。重金属离子是环境污染中重要的一种污染物,常见的有:汞离子(Hg2+)、铅离子(Pb2+)、锰离子(Mn2+)、镉离子(Cd2+)、铬离子(Cr2+)、银离子(Ag+)等。本论文研究了一种新型的DNA电化学生物传感器的构建,并采用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)等电化学研究手段检测水溶液中Hg2+和Ag+的浓度,主要包括以下内容:
1.DNA电化学生物传感器的构建:以金电极为基底电极,巯基修饰的单链DNA(single-stranded DNA, ssDNA)作为敏感元件,通过Au-S键固定在金电极表面形成自组装单层分子膜(self-assembled monolayer,SAM),构成了电化学DNA生物传感器的主体部分。
2.以氯化血红素(Hemin)为氧化还原指示剂,通过循环伏安法、差分脉冲伏安法等电化学研究手段检测了水溶液中Hg2+的浓度。由于氯化血红素具有较强的氧化性,是一种电活性物质,可通过检测修饰电极在待测溶液中电化学信号的变化,以确定水溶液中Hg2+的浓度。
3.以过氧化氢(H2O2)为氧化还原指示剂,通过循环伏安法检测水溶液中Hg2+和Ag+的浓度。以金电极为工作电极,在负电位扫描范围内,过氧化氢可以在电极表面发生电子转移,产生电化学信号,通过循环伏安法确定了水溶液中Hg2+和Ag+的浓度。