快速檢測Fenton反應(yīng)誘導(dǎo)DNA損傷的電化學(xué)DNA傳感器研究

摘 要 利用帶正電荷的聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDDA）和帶負電荷的小牛胸腺雙鏈DNA（CT-dsDNA）之間的靜電吸引作用，將其層層組裝到玻碳電極表面，制成電化學(xué)DNA傳感器，并利用電化學(xué)和原子力顯微鏡（AFM）方法與對DNA 的組裝進行了表征。以Ru（bpy）2+3作為電化學(xué)催化劑，檢測DNA的損傷，考察了電極在Fenton試劑中的溫育時間以及Fenton試劑的濃度對DNA損傷程度的影響。實驗表明，F(xiàn)e2+與H2O2共存時，溫育15 min即可較大程度地對DNA造成損傷，且可以檢測到的Fenton試劑濃度為5.0×10 。本方法具有靈敏度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞 Fenton反應(yīng)； DNA損傷； 層層組裝； DNA電化學(xué)傳感器

1 引 言

DNA是遺傳信息的載體，在細胞生命活動中發(fā)揮著重要的作用。一些過渡金屬離子在生物體內(nèi)可以與過氧化物陰離子（O2

·）和H2O2反應(yīng)，在生物體系中產(chǎn)生高反應(yīng)性的物質(zhì)，如羥基自由基（·OH）和金屬氧化物，導(dǎo)致金屬媒介的DNA氧化性損傷。在還原性過渡金屬離子（如Fe2+）存在時，H2O2通過一個單電子氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為·OH和OH

，通常稱為Fenton反應(yīng)：

生成的·OH是生物體內(nèi)活性最高的活性氧類物質(zhì)之一。在形成時，它會氧化生物分子，導(dǎo)致一些嚴重疾病和癌癥的發(fā)生[1，2]。

用于檢測DNA損傷的方法有32P后標記法、免疫學(xué)方法、熒光光譜法、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-MS）， 彗星試驗等。但是，檢測DNA損傷的常規(guī)技術(shù)存在檢測靈敏度低，耗時長、需要對DNA進行預(yù)處理以及儀器價格昂貴等問題，而用電化學(xué)傳感器法檢測DNA的損傷具有操作簡單、靈敏度高、成本低等優(yōu)點[3]。近年來，已有一些關(guān)于利用電化學(xué)法研究Fenton試劑對DNA損傷的報道，如鋨或釕的金屬配合物聚合膜修飾的DNA傳感器[4]，超螺旋DNA修飾汞電極[5]，光電化學(xué)DNA傳感器[6]，納米多孔羥基磷灰石-聚乙烯醇涂層膜DNA傳感器[7]，F(xiàn)e@Fe2O3核殼納米項鏈修飾DNA傳感器[8，9]，以及用電化學(xué)法研究Fe3+或Cu2+的Fenton反應(yīng)造成的DNA損傷[10]等。

然而，在利用電化學(xué)DNA傳感器快速檢測低濃度Fenton試劑對DNA的損傷方面還缺乏較深入系統(tǒng)的研究。生物體內(nèi)游離Fe2+和H2O2的濃度都很低，研究快速檢測低濃度Fenton試劑對天然DNA的損傷具有重要意義。本研究利用帶正電荷的聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDDA）和帶負電荷的小牛胸腺雙鏈DNA（CT-dsDNA）之間的靜電吸引作用，將它們層層組裝到玻碳電極（GCE）表面，制成電化學(xué)生物傳感器。用Ru（bpy）2+3作為電化學(xué)催化劑，通過循環(huán)伏安法研究了不同濃度Fenton試劑對DNA的損傷，結(jié)果表明，這種電催化方法具有較高的靈敏度。2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

所有的電化學(xué)實驗在CHI650c型電化學(xué)分析儀（上海辰華儀器有限公司）上進行；以玻碳電極或DNA修飾的GCE為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，鉑絲電極為對電極。

聚二甲基二烯丙基氯化銨、小牛胸腺雙鏈DNA、三（2，2聯(lián)二吡啶）二氯化釕六水合物（Ru（bpy）3Cl2·6H2O，Sigma公司）； FeSO4·7H2O（北京化學(xué)試劑公司）；實驗所用試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。