基于多糖信号放大型高灵敏DNA电化学生物传感器(2)
化学方法主要是指利用各种化学试剂对电极表面进行一定时间的氧化还原处理，该方法可以有效地去除吸附在电极表面的有机物质[2]或在电极表面引入某些活性官能团。例如，可以利用水虎鱼酸溶液（piranha acid）[9,10,12]（30％的双氧水与98％的浓硫酸以体积比 1:3 混合而成）、氧等离子体[13,14]或臭氧[13,15]等强氧化性物质对金电极表面进行氧化处理，这不仅可以有效地去除吸附在电极表面的有机物质，而且可以在电极表面形成一层亲水的金属氧化物薄膜[2]，有利于提高电极表面的疏水性。金电极表面被化学氧化处理后，通常需要利用无水乙醇[3,13,16]等还原剂将电极表面形成的金属氧化物薄层进行还原处理，使电极表面适合于后续的电化学修饰过程。电化学方法具有一般物理方法或化学方法所不具备的许多优点，如可以在较低电位下使各种物质发生氧化反应或可以使一系列热力学不可能的反应顺利进行等。在对电极表面进行预处理的过程中，为了能够有效地改善电极表面的粗糙度，进一步优化电极表面的性能，一般需要采用适当的电化学方法对电极表面进行电化学预处理。常用的电化学预处理方法有循环伏安法[8-10,16-19]、脉冲电位法[2]和方波电位法[20]等，在对电极表面进行电化学预处理的过程中，常用的电解质溶液有磷酸盐缓冲液[18-20]和一定浓度的硫酸溶液[12,16,17]等。其中，由于磷酸根离子和硫酸根离子等含氧酸根离子能够有效地促进金电极表面的原子重排过程[19]，因此在对金电极表面进行电化学预处理的过程中较常使用。通过使电极表面在它的氧化电位和还原电位下交替地进行氧化反应和还原反应，不仅可以有效地去除吸附或结合在电极表面的有机物等杂质，而且可以有效地降低电极表面的微观表面粗糙度[2,18]。Hoogvliet等[2]为了进一步降低金电极表面经过机械打磨后的表面粗糙度，使电极表面在不同实验批次间具有相同的、较低的表面粗糙度，在对电极表面进行电化学预处理时，在一个流动相中构建了一个三电位脉冲波形处理体系，使电极表面交替发生氧化反应和还原反应，从而达到降低电极表面粗糙度和去除电极表面杂质的目的。实验中他们发现，当缓冲溶液体系处于静止状态时，电极表面的电化学抛光效应很不明显，甚至还会使电极表面的粗糙度有所增加，而如果电极表面处于流动体系中时，电极表面的粗糙度会迅速降低，而且流速越大获得相同表面粗糙度所需要的时间越少，这与金电极表面的重建和溶解过程有关。通过该实验，他们还发现循环伏安法并不能十分有效地改善金电极表面的微观表面粗糙度。
因此，在对金电极表面用循环伏安法进行预处理时，只需要扫到信号稳定即可，扫描圈数并不是越多越好。在本实验中，为了使电极表面获得较低的表面粗糙度，进一步优化电极表面的性能，使 DNA的电化学检测结果在不同实验批次间具有较好的重现性，在对电极表面进行预处理的过程中，联合利用了物理方法、化学方法以及适当的电化学方法对电极表面进行了处理。将电极表面经过机械打磨法处理后，在无水乙醇和超纯水中进行超声清洗，接着将电极表面在水虎鱼酸溶液中浸泡一定的时间，这样使电极表面的粗糙度得到了有效地改善，并且可以去除电极表面静电吸附的有机物等杂质。经过物理方法和化学方法处理过的电极表面，在0.1 M pH7.0 PBS （0.1 M Na2HPO4/NaH2PO4+0.1M KNO3）溶液中用电流-时间曲线法和循环伏安法进行电化学处理，这样使电极表面的微观表面粗糙度得到了进一步的优化，不同实验批次间DNA电化学检测结果具有非常好的重现性，这表明本实验中电极表面的预处理方法是非常有效的。
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