新型石墨烯杂化材料在基于核酸适配子电化学生物传感领域的研究

本项目拟合成系列石墨烯纳米杂化材料，尝试提出一些制备生物分子功能化石墨烯纳米杂化材料的新方法以及探索新的策略构建石墨烯/多金属（量子点）纳米杂化材料，利用不同的表征技术对其形貌和结构进行表征，并将得到的不同石墨烯纳米杂化材料应用于基于核酸适配子电化学生物传感领域的研究，实现对特定DNA片断的选择性测定和对DNA链中的碱基突变进行快速、灵敏和准确的检测，并探索一些利用石墨烯的杂化材料作为增强材料或标记材料，采用一些新的分析检测技术实现蛋白质、小分子和重金属的高灵敏检测。从而解决传统传感器分析速度较慢、灵敏度较低、特异性较差、难以修饰和再生等缺点，为生命物质的分子识别、核酸序列分析、疾病诊断和环境化学等方面的研究提供一些新的灵敏的检测技术，为从分子水平上认识和研究生命过程的一些化学本质提供新的研究思路，因此本项目的研究具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

该项目已顺利完成， 在该项目的资助下，发表论文4篇，其中3篇发表在国际顶级期刊J. Mater. Chem. 上。参加了中国化学会第十一届全国分析化学年会（2012年10月26-29日，青岛），并在会议上做了特邀报告。. 设计合成了一类新的高质量的基于石墨烯纳米杂化材料：金属配位聚合物-石墨烯纳米杂化材料（MCPGNs）。该杂化材料结合了石墨烯和MCP两者的优良特性，可以做为有效的酶载体，固定葡萄糖氧化酶。此外，该新材料比PVP功能化的石墨烯具有更好导电性和电催化H2O2的能力。基于这些优异性能，构建了灵敏的葡萄糖电化学传感器。该工作不仅提供了一种简便、有效和通用的方法合成各种MCP-石墨烯复合材料，而且可以做为一个特例利用这种新型纳米杂化材料作为增强材料构建电化学生物传感器，并且可以很容易扩展到其它的生物传感器。. 利用化学法，通过卟啉与石墨烯之间π-π相互作用合成了阴离子卟啉功能化的石墨烯纳米杂化材料。卟啉附着在石墨烯的表面，不仅可以很好的分散石墨烯，而且可以做为电化学探针用于电化学的检测。将石墨烯良好的导电性与大的比表面积与核酸适配体高的选择性与特异性相结合，构建了免标记电化学生物传感器，实现了对三磷酸腺苷(ATP)的超灵敏检测。该方法灵敏度高，选择性好，而且不需对DNA进行标记，为生命物质的检测提供了新原理、新方法。. 合成了中性红共价功能化石墨烯纳米杂化材料，中性红的引入不但改善了石墨烯的溶解度和稳定性，而且有效地加速的电子转移。由于石墨烯和中性红之间的协同效应，该纳米复合材料具有优异的电催化氧化尿酸的性能，从而实现了对尿酸的灵敏检测。