Upload
gannon-potter
View
34
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék. DNS indukált autokatalitikus rézleválasztás. Jágerszki Gyula. Témavezetők: Dr. Tóth Klára Dr. Gyurcsányi E. Róbert. immobilizált ssDNS felismerő molekula. meghatározandó analát - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék
DNS indukált autokatalitikus DNS indukált autokatalitikus rézleválasztásrézleválasztás
Jágerszki Gyula
Témavezetők: Dr. Tóth Klára Dr. Gyurcsányi E. Róbert
immobilizált ssDNS felismerő molekula
meghatározandó analát
ssDNS
Jelölt ssDNS analitikai jel
réz nanohuzal AFM felvétele
IEEE Transactions of Nanotechnology, Vol. 5. No. 2., 2006
SEM felvételek
Arany nanohuzal
Ezüst nanohuzal
Nano Lett., 4, 2, 323 - 326, 2004
Nanovezetékek előállítása metallizációvalNanovezetékek előállítása metallizációval
Nehéz fémionok kötődése DNS szálakhozNehéz fémionok kötődése DNS szálakhoz
P
O
O O
N
NN
NO
H
HO
H
OP
O
O
O
NH H
M
N
NHH
N O
R
M
O
H
HO
H
OP
O
O
O
P
O
O O
R
M
P
O
O O
N
N
NO
H
HO
H
OP
O
O
O
N
OM
Anal.Chem. 2005, Vol.77, p5678-p5685
Citozin AdeninGuanin
S S
Cu2+ Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+Cu2+
merkaptohexanol
immobilizált ssDNS
levált réz nanoészecskék
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+adszorbeált
réz ionokRézionok
Redukáló szer
/ Cu(NO3)2 /
/ Aszkorbinsav /
DNS metallizációDNS metallizáció
DNS metallizáció analitikai felhasználása DNS metallizáció analitikai felhasználása
Feltétele: a szelektív fém leválasztás Feltétele: a szelektív fém leválasztás
A nagy érzékenységet az autokatalitikus rézleválasztás biztosítjaA nagy érzékenységet az autokatalitikus rézleválasztás biztosítja
A, Két lépésben
1. DNS által komplexált fémionok redukciója
2. A kialakult fém magok által indukált fém leválás az autokatalitikus folyamat során
B, Egy lépésben
Az autokatalitikus oldatban lévő szabad fém ionokat komplexálja a DNS molekula, majd komplexált fém ionok redukciója után megtörténik az autokatalitikus rézleválás
OBázis
O
PO O
OO
Bázis
O
PO O
OOBázis
O
PO O
O
NH
N
Bázis
O
ONH
N
Bázis
O
O NH
N
Bázis
O
O
5'
3'
DNS
Analát
Dezoxiribóz foszfátészter váz
Peptid-nukleinsav
N-(2-aminoetil)glicin váz
PNS
Felismerő molekula
Autokatalitikus rézleválasztásAutokatalitikus rézleválasztás
Leválasztó oldat komponensei:
1. Réz forrás: Cu(NO3)2, CuSO4, CuCl2
2. Redukáló szer: formaldehid, dimetil-amin-borán, NaBH4
3. Komplexképző: EDTA, tartarát, citrát
4. Stabilizátor: borsav
5. ( Puffer ) : tartarát, citrát
422
02 EDTAHCOO2HOH2CuOH4HCHO2EDTACu
Ing. Eng. Chem. Res, 1997, 36, 1632-1636
A felület kémiai funkcionalitásának hatása a réz A felület kémiai funkcionalitásának hatása a réz leválasztásraleválasztásra
MHT MCH
HEG MUA
MCH Au
MHT MUA
MHT: 1-merkaptohexadekán
MCH: 1-merkapto-6-hexanol
HEG: 1-merkaptoundekán-hexaetilén-glikol
MUA: merkaptoundekánsav
Rézleválasztó oldat: CuSO4, formaldehid, Na-K-tartarát, NaOH, pH=12
Rézleválasztás közel semleges Rézleválasztás közel semleges pH-ánpH-án
0,05 M CuCl2
0,06 M dimetil-amin-borán
0,10 M H3BO3
0,10 M Trinátrium-citrát
pH=7.3 (0,1 M NaOH-dal beállítva)
A leválasztott réz mennyiségének meghatározása
Voltammetriás módszerrel
Körülmények: 0,1 M citrát puffer pH=5,0
E: -0,3 - 0,8 V / (AgAgCl3 M KCl )
: 5 mV/s
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8-1x10-5
0
1x10-5
2x10-5
3x10-5
4x10-5
5x10-5
6x10-5
7x10-5
8x10-5
I, A
E, V
DNS13 MCH
adszorbeált Ru3+
immobilizált DNS
Ru
Ru
Ru
Ru
nFAΓ0
Qdl0,00E+00
2,50E-07
5,00E-07
7,50E-07
1,00E-06
1,25E-06
1,50E-06
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
idő0,5 [min0,5]
tölté
s [C
]
15min DNS módosítás, 0µM Ru120min DNS módosítás, 0µM Ru15min DNS módosítás, 50µM Ru120min DNS módosítás, 50µM Ru
kronocoulombmetriás eljárás
oDNS )m/z(
0dl2/1
2/1
*0
2/10 nFAQt
CnFAD2Q
Anal.Chem., 1998, Vol.70, p4670-4677
Immobilizált DNS felületi Immobilizált DNS felületi borítottságának meghatározásaborítottságának meghatározása
10 20 30 40
5.6x10-11
5.8x10-11
6.0x10-11
6.2x10-11
6.4x10-11
6.6x10-11
6.8x10-11
7.0x10-11
B, m
ol/c
m2
modosítási idõ, perc
10 20 30 402.0x10-4
2.5x10-4
3.0x10-4
3.5x10-4
4.0x10-4
4.5x10-4
Q, C
modosítási idõ, perc
DNS borítottság Ru ionok adszorpciójának mértékéből meghatározva
A levált réz vissza oldásához szükséges töltés mennyiség
A levált réz réteg vastagsága Q=10-4 C töltés esetén:
n=Q/(z*F)=5,2*10-9 mol m=3,3*10-7 g
Elektród (d=2 mm) felülete: A=3,14*10-2 cm2, ρréz=8,96 g/cm3
l=11,7 nm
A DNS borítottság hatása azonos A DNS borítottság hatása azonos körülmények között leválasztott réz körülmények között leválasztott réz
mennyiségéremennyiségére
DNS: 5’- HS-TTGACCAACAAGA-3’
Aktív felület nagyságának Aktív felület nagyságának meghatározásameghatározása
• ciklikus voltammetria (CV)
• 1M-os perklórsavban
• 0,2V-1,8V potenciáltartomány
• 100mV/s pásztázási sebesség
-1.0E-04
-7.5E-05
-5.0E-05
-2.5E-05
0.0E+00
2.5E-05
5.0E-05
7.5E-05
1.0E-04
0 0.5 1 1.5 2
feszültség [V]
ára
m [A
]
Electroanalytical Chem. and Interfacial El. 1975. (55) 429-443
Polikristályos aranynál: 0,38 mC/cm2
elektródok
Perisztaltikus pumpa
Rézleválasztás nitrogén Rézleválasztás nitrogén atmoszférábanatmoszférában
oldat
N2
YOxigén mentesített
oldatok
OH3HCOOOCuHCHOOH5Cu2 222
MCH MHT MUA HEG ciszteamin0.0
5.0x10-5
1.0x10-4
1.5x10-4
2.0x10-4
2.5x10-4
Q, C
Eltérő végfunkcionalitású tiolokkal Eltérő végfunkcionalitású tiolokkal módosított arany elektródokon levált réz módosított arany elektródokon levált réz
mennyiségekmennyiségek
MHT: 1-merkaptohexadekán
MCH: 1-merkapto-6-hexanol
HEG: 1merkaptoundekán-hexaetilén-glikol
MUA: merkaptoundekánsav
Rézleválasztó oldat pH=7,3
Eltérő bázis számú DNS-sel módosított Eltérő bázis számú DNS-sel módosított elektródokon levált réz mennyisége.elektródokon levált réz mennyisége.
DNS27 DNS81 DNS13 MCH MCH0
1x10-10
2x10-10
3x10-10
4x10-10
5x10-10
6x10-10
7x10-10
8x10-10
n Cu, m
ol
Cu(NO3)2 aszkorbinsav
Autokatalitikus leválasztó
oldat
Réz leválás PNS-DNS rendszerbenRéz leválás PNS-DNS rendszerben
PNS DNS PNS MH+DNS+VL MH+PNS+VL0.0
2.0x10-4
4.0x10-4
6.0x10-4
8.0x10-4
1.0x10-3
1.2x10-3
1.4x10-3
1.6x10-3
1.8x10-3Q
, C
modosítás tipusa
PNS: PNS és MCH módosított
DNS: DNS és MCH módosított
MH+DNS+VL: DNS-sel módosított és 81 bázis számú komplementer DNS-sel hibridizált
MH+PNS+VL: PNS-sel módosított és 81 bázis számú komplementer DNS-sel hibridizált
1. Független mérési eljárással ellenőrizni a rézleválás mértékét (kvarckristály mikromérleg)
2. Más hordozó felületek alkalmazása (üveg, polimer membránok)
3. PNS-DNS, protein-aptamer rendszerek vizsgálata
További feladatokTovábbi feladatok