功能化石墨烯的制備及其共振能量轉移在生化分析中的應用研究.pdf

1、石墨烯自從2004年被發(fā)現以來,由于結構、機械、電學及化學特性在場效應晶體管、傳感器、清潔能源設備和復合納米材料等方面有著重要的應用。本文制備了氧化石墨烯,并在此基礎上利用石墨烯作為共振能量轉移受體,實現了對HIV病毒DNA的分析檢測。同時,采用新的方法合成了還原型氧化石墨烯和熒光石墨烯,考察了其物理和化學性質,并進一步探討了其作為共振能量轉移供受體的性質。具體研究內容包括以下三個方面:
　　 (1)通過引入氧化石墨烯作為信噪比

2、增強試劑,以人類免疫缺陷病毒1型(HIV-1)相關短DNA序列為例,開發(fā)了一種基于長程共振能量轉移策略對DNA進行分析檢測的簡便方法。當體系中不存在靶物ssDNA時,探針ssDNA和SybrGreenⅠ染料都會吸附到氧化石墨烯表面,此時由于染料和氧化石墨烯之間存在長程共振能量轉移過程,所以SybrGreenⅠ染料熒光被猝滅。當向體系中加入靶物ssDNA,此時靶物ssDNA和探針ssDNA會形成雙鏈結構,由于DNA雙鏈結構和氧化石墨烯較弱

3、的π-π相互作用力,同時SybrGreenⅠ染料嵌入DNA雙鏈結構的凹槽,所以SybrGreenⅠ染料的熒光得以恢復,據此高靈敏的檢測DNA,檢測限能達到0.31nM,并且能夠檢測堿基錯配,該方法相對于其它檢測特征DNA序列的方法,具有靈敏、簡便、特異性高、抗干擾好的特點。
　　 (2)采用氧化石墨烯固體作為碳源,葉酸作為還原劑,制備了葉酸功能化還原型氧化石墨烯。值得注意的是,葉酸不僅作為還原劑,同時還可作為穩(wěn)定劑,所制備的還原

4、型氧化石墨烯在水溶液中能夠穩(wěn)定存在4個月以上,進一步從紫外吸收光譜、X射線衍射、紅外光譜、拉曼光譜、透射電鏡、熱穩(wěn)定性和細胞毒性等方面進行考察,所合成材料表現出較好的還原型氧化石墨烯性質,同時將所制備得到的材料用作共振能量轉移受體,和氧化石墨烯進行對比,考察了對熒光素的淬滅,葉酸功能化還原型氧化石墨烯對染料的猝滅效果更好。
　　 (3)以表面活性劑PEG-600作為鈍化試劑,開發(fā)了一種簡單的水熱法一步合成熒光石墨烯。由于表面活性