p53抑癌基因电化学阻抗传感器研究

上传者：沈连官
|
上传时间：2015-04-24
|
密次下载

p53抑癌基因电化学阻抗传感器研究

６０

传感器与微系统（Ｔｒ粕ｓｄＩⅢｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）

２０１５年第３４卷第ｉ期

ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－９７８７（２０１５）０１－００６０－－０３

ｐ５３抑癌基因电化学阻抗传感器研究木

杜芳静，胡晓琴，宋珂，李晓霞

（延安大学化学与化工学院。陕西延安７１６０００）

摘要：基于电化学阻抗技术构建了一种检测ｐ５３抑癌基因的电化学传感器。首先利用自组装作用将末端带巯基的探针ｐ５３抑癌基因（ｐ５３一ＤＮＡ）固定于金电极表面，根据传感器结合前后电子转移阻抗值的变化，对目标ｐ５３．ＤＮＡ进行了测定。以ｐＨ＝７．４的５ｍｍｏｌ／ＬＫ３［Ｆｅ（ｃＮ）。］－５ｍｍｏｌ／ＬＫ４［Ｆｅ（ｃＮ）６］平衡电对溶液作为检测液，检测目标ｐ５３一ＤＮＡ的线性浓度范围为１．０Ｘ１０一一１．０×１０一ｍｏｌ／Ｌ，其检出限为３．０×１０－９ｍｏｌ／Ｌ（Ｓ／Ｎ＝３）。对５．０×１０－８ｍｏｌ／Ｌ的目标ｐ５３．ＤＮＡ进行１１次平行测定，其ＲＳＤ为３．４％。该传感器制作简单、灵敏高、选择性好，且无需标记，易于操作。关键词：电化学阻抗技术；传感器；０５３抑癌基因中图分类号：０６５７．１

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００－－９７８７（２０１５）０１－００６０－０３

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅ

ｆｏｒｐ５３ｔｕｍｏｒｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｇｅｎｅ丰

ｏｎ

ＤＵ

ｓｅｎｓｏｒ

Ｆａｎｇ－ｊｉｎｇ，ＨＵ

Ｘｉａｏ—ｑｉｎ，ＳＯＮＧＫｅ，ＬＩＸｉａｏ－ｘｉａ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎ’ａｎ７１６０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ

ｎｏｖｅｌＤＮＡ

ｓｅｎｓｏｒｉｓ

ｄｅｓｉｇｎｅｄ

ａ

ｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆ

０５３

ｉｓ

ｔｕｍｏｒ

ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ

ｏｎｔｏ

ｇｅｎｅ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｒｓｔｔｈｉｏｌ－ｅｎｄｐｒｏｂｅ０５３一ＤＮＡ

ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ

ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｇｏｌｄ

ｉｓｃｈａｎｇｅｄａｆｔｅｒ

ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＴｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅＤＮＡｔｈｅｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｓｅｑｕｅｎｃｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｉｎｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｉｎ５

ｓｅｎｓｏｒ

ｐ５３一ＤＮＡ，０５３

ｍｍｏＬ／Ｌ

ｔｕｍｏｒｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｇｅｎｅ

ｉｓ

ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙ

Ｋ“Ｆｅ（ＣＮ）６］－５

ｍｍｏｌ／Ｌ

Ｋ４［Ｆｅ（ＣＮ）６］（ｐＨ＝７．４）

ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｒｅｓｐｏｎｓｅｉｓｌｉｎｅａｒｗｉｔｈｔｈｅｌｏｇａｒｉｔｈｍｏｆｔｈｅ

０５３．ＤＮＡ３）．１１

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆｒｏｍ１．０ｘｌＯ—ｓ～１．０ｘｌＯ—ｍｏｌ／Ｌｗｉｔｈ

ｏｕｔ

ｏｎ

ａ

ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｏｆ３．０Ｘ１０～９ｍｏＬ／Ｌ（Ｓ／Ｎ＝

ｍｏｌ／Ｌ，ｒｅｌａｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄ

ｔｉｍｅｓ

ｐａｒａｌｌｅｌｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄ

ｓｅｎｓｏｒ

ｔａｒｇｅｔ

ｐ５３一ＤＮＡｏｆ５．０×１０

ｄｅｖｉａｔｉｏｎ（ＲＳＤ）ｉｓ３．４％．Ｔｈｅ

ｌａｂｅｌｆｒｅｅ，ｅａｓｙ

ｔｏ

ｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｅａｓｙｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｇｏｏｄｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄ

ｏｐｅｒａｔｅ．

ｔｕｍｏｒｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｇｅｎｅ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｅｎｓｏｒ；ｐ５３

０引言

ＤＮＡ

测量方法，该方法具有频率范围广、对体系扰动小等特点，

ｓｅｎｓｏｒ）是将

是研究电极过程动力学、电极表面现象等的重要工

电化学ＤＮＡ传感器（ｅｌｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ

探针ＤＮＡ固定在电极表面上，通过检测电化学信号进行分析的器件。此类传感器具有简单、灵敏、快速、低成本及低能耗等特点，在疾病诊断、环境检测和食品安全等领域有着重要的应用价值和广阔的应用前景。１－３］。０５３抑癌基因（０５３－ＤＮＡ）是生物体内一种抑制细胞转变癌细胞的基因，可诱导细胞生长阻滞，细胞凋亡，细胞分化以及ＤＮＡ修复’４ｏ。目前已报道０５３一ＤＮＡ的分析方法有电化学法¨。Ｊ、光学法’８。和免疫法‘９１。电化学阻抗（ｅｌｃｔｒｏｅｈｅｍｉｅａｌ

ｄａｎｃｅ

ｉｍｐｅ—

具㈨１“。

本文基于电化学阻抗技术构建了一种检测０５３一ＤＮＡ的电化学传感器，将末端带巯基的探针０５３一ＤＮＡ固定于金电极表面，根据传感器结合前后电子转移阻抗值的变化，对目标ｐ５３一ＤＮＡ进行了分析与测定。该传感器制备简单、灵敏高，且无需标记，易于操作，可用于不同序列ＤＮＡ的研究。

１实验部分１．１仪器与试剂

ＣＨｌ６６０Ｅ电化学工作站（上海辰华）；Ｑ５２００Ｂ超声仪

ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＥＩＳ）技术是利用小幅度交流电压或电

流对电极扰动，测量体系对扰动跟随情况的电化学响应的

收稿日期：２０１４－０５—１５

ｔ基金项目：陕西省自然科学基础研究计划资助项目（２０１０ＪＭ２０２０）

万方数据

第１期

杜芳静，等：ｐ５３抑癌基因电化学阻抗传感器研究

６１

（江苏昆山）；ＨＧ－９１４０Ａ电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏设备）；电极系统：Ａｕ为工作电极，Ａｇ／ＡｇＣｌ电极为参比电极，ＰＩ为对电极。

铁氰化钾和亚铁氰化钾（西安化学试剂厂）；单链ＤＮＡ（上海生工）序列参见文献［５］；单链ＤＮＡ储备液：用

ｐＨ７．０，１０ｍｍｏｌ／Ｌ

ＰＢＳ缓冲溶液配制；５．０

ｍｍｏｌ／Ｌ

Ｋ“Ｆｅ

７．４，

Ｕ卜＼

（ＣＮ）６］－５．０ｍｍｏｌ／ＬＫ４［Ｆｅ（ＣＮ）６；检测液：用ｐＨ

０．１０ｍｏｌ／ＬＰＢＳ－Ｏ．１０ｍｏｌ／Ｌ

ｐｏｒｅ

图１不同电极在５．Ｏｍｍｏｌ／Ｌ【Ｆｅ（ＣＮ）６］３－／４－溶液中的循环伏安图（ｅｌＰｒｏｂｅＩ）ＮＡ＝５．０ｍｏｉ／Ｌ，ｅＴａｒｇｅｔＩ）ＮＡ＝１．０ｍｏｌ／Ｌ）

Ｆｉｇ１

ＮａＣｌ配制；实验用水均为ｌｉｌｌｉ—

ｌＶｌｉｌｌｉ—Ｑ超纯水（大于１８．２ＭＱ?ｃｍ）。实验方法

首先将Ａｕ进行预处理¨２｜。将５

ｕＬ５．０

Ｃ，ｃｌｉｃ

ｖｏｌＷ０舯ｍｓ

ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｅｂ－ⅨｌｅｓｉＩＩ

１．２

５．０ｍｏｌ／ＬＭ［Ｆｅ（ＣＮ）６］３－／４－ｓｏｌｕｔｉｏｎ

Ｉ－Ｌｍｏｌ／Ｌ探针

（ｃＰｒｏｂｅ

ＤＮＡ＝５．０ｍｏｌ／Ｌ。ｃＴａｒｌｇｅｔ

Ｉ）ＮＡ＝１．０ｍｏｌ／Ｌ）

ｐ５３－ＤＮＡ溶液滴涂在处理好的Ａｕ表面，４℃固定１２ｈ，然后用１０ｍｍｏｌ／ＬＰＢＳ（ｐＨ７．０）和超纯水冲洗，以除去吸附的探针；用５．０斗Ｌ，１．０

ｍｍｏｌ／Ｌ

１ＶＩＣＨ封闭１ｈ，得到ｐ５３一ＤＮＡ

传感器，４℃冰箱中保存待用。将５．０乩不同浓度目标

ｐ５３－ＤＮＡ滴加到ｐｓａ—ＤＮＡ传感器上，３７℃杂交反应ｌ

ｈ。

在５．０ｍｍｏｌ／Ｌ／ＬＫ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］－５．０ｍｍｏｌ／ＬＫ４［Ｆｅ（ＣＮ）６］检测液中进行测定，根据传感器杂交前后电子转移阻抗值的变化分析信号，对目标ｐ５３一ＤＮＡ进行定量检测。２结果与讨论

图２不同电极在５．０ｉｏｌ／Ｌ［Ｆｅ（ＣＮ）６］３一月一溶液中的阻抗图

Ｆｉｇ２

ｅｌｅｃｔｒ伽ｌｅｓＩｍｐｅｄａｌⅢ∞ｍａｇ珊ｏｆ

５．０姗ｏｌ／Ｌ［Ｆｅ（ＣＮ）６】３－／４一∞Ｉｕ劬ｎ

ＩｔＨｔ［ｅｒｅｎｔ

ｉＩＩ

２．２实验条件的选择

为了获得更高的灵敏度，首先考察了各种电化学参数对传感器的影响。首先研究了不同的电化学技术对灵敏度的影响，将制备好的传感器放入５

ｘ１０～ｍｏｌ／Ｌ，１ｘ１０－６ｍｏＬ／Ｌ

２．１传感器的电化学表征

图１为不同修饰电极在检测液中的循环伏安图。曲线ａ为裸Ａｕ电极上的循环伏安曲线，结果发现，［Ｆｅ（ｃＮ）。］”“平衡电对的电位差为８０ｍＶ。探针ｐ５３一ＤＮＡ自组装到Ａｕ电极表面后，由于ＤＮＡ的磷酸骨架带负电荷，阻碍荷负电的［Ｆｅ（ＣＮ）。］３＿州一的电子传递，峰电位差△Ｅ明显增大且峰电流降低（曲线ｂ）。当封闭剂Ｉ、ｆＩＣＨ占据了电极表面未结合的位点（曲线ｃ），峰电位差继续增大且峰电流也继续降低。探针ＤＮＡ与目标ＤＮＡ杂交之后形成双链ＤＮＡ结构（曲线ｄ），峰电位差达到最大，峰电流降到最低。以上结果表明：探针ＤＮＡ通过巯基自组装作用固定在电极表面，构建的ｐ５３－ＤＮＡ传感器与目标０５３．ＤＮＡ发生了杂交反应。

图２为不同电极的电化学阻抗图。可以看出，曲线ａ为裸金电极的阻抗，半圆较小，其电子传递阻抗Ｒ。值为７３．２Ｑ。当探针ＤＮＡ固定到电极表面后，［Ｆｅ（ｃＮ）。］”“一电子传递受阻，电子传递阻抗Ｒ。值增大到３

８４６ｎ。ＩＶＩＣＨ

两种不同浓度目标ｐ５３一ＤＮＡ溶液中，分别采用电化学阻抗法、微分脉冲伏安法和方波伏安法进行测定，实验结果说明使用电化学阻抗法测定灵敏度更高。因此，选用电化学阻抗法对目标ｐ５３?ＤＮＡ进行测定。图３为探针ＤＮＡ不同固定时间与传感器杂交前后电化学阻抗变化值的关系曲线，可以看出，随着固定时间从８ｈ增加到１２ｈ，电子传递电阻值Ｒ。。逐渐增大，１２ｈ之后Ｒ。。值呈缓慢降低，说明探针固定

１２

ｈ趋于饱和。因此，实验选择探针固定时间为１２

ｈ。

封闭后，电子传递阻抗尺。值继续增大，说明ＩＶＩＣＨ在电极表面上形成致密的自组装膜，使得［Ｆｅ（ＣＮ）。］”“一电子传递变得更加困难。当杂交反应形成ＤＮＡ双螺旋结构，进一步阻碍了［Ｆｅ（ＣＮ）。］３－－／４在电极表面的电子传递，因此，其电子传递阻抗Ｒ。值达到９

２７１

Ｆｉｇ３

图３探针固定时间对传感器响应信号的影响

ＥＩＴｅｃｔｏｆ

ｉｍ脚岫ｂｍ砑岫ｏｎ曲ｍｅＯｆｐｒｏｂｅ

Ｏｎ

ｒｅｓｐｏｎｓｅ

ｓｉ印８Ｉｏｆ辨ｎ∞ｒ

考察了杂交温度和杂交时间对传感器测定的影响，结果表明：杂交温度达到３７℃时，电化学阻抗响应信号是最大的（图４（ａ）），３７℃之后呈下降的趋势，说明在较高温度时，ＤＮＡ变性导致ＤＮＡ分子由稳定的双螺旋结构松解为无

ｎ。阻抗法与循环伏安法表征

的结果一致，说明ＤＮＡ传感器制备成功，并可以用于目标ｐ５３－ＤＮＡ的检测。

万方数据

６２

传感器与微系统

第３４卷

规则线性结构，不利于杂交ｍ１，所以，选择３７℃为最佳杂交温度。图４（ｂ）显示了当杂交时间达到１ｈ时，尺。。值最大，继续增加杂交时间，其Ｒ。。值变化较小，因此，选择ＤＮＡ杂交时间为１

ｈ。

５

０

４５４．０３５３０２５２０１５

５

Ｚ’，ｋ“

图５传感器检测不同浓度目标ＤＮＡ的电化学阻抗图（插图为电子传递电阻Ｒ。。坶目标ｐ５３－ＤＮＡ浓度）

２０

２５

３０３５４０４５

Ｆｉｇ５

温度／℃

（ａ）杂交温度对响应信号的影响

ａ）ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

２５２４２３２２２１

ｏｎ

Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｄｉａｇｒａｍｏｆｂｉｏｓｅｎｓｏｒｄｅｔｅｃｔ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｒｇｅｔＤＮＡ

ｓｉｇｎａ

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ（Ｉｎｓｅｒｔ：Ｐｌｏｔｓ

ｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ

ｒｅｓｐｏｎｓｅ

ｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒ

ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（Ｒｅｔ）坩ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）

ｏｆｔａｒｇｅｔｐ５３一ＤＮＡ

是１．０×１０一～１．０ｘｌＯ—ｍｏｌ／Ｌ，具有操作简单、无需标记、灵敏度高的优点，可以用于其它ＤＮＡ序列的检测。参考文献：

［１］

ⅡＪＩｕＪ，ｒａｉｎ

２Ｏ１１９８ｌ７

常艳兵，李晓飞，张银烽，等．基于纳米金标记的适体传感器的研制［Ｊ］．传感器与微系统，２０１１，３０（１１）：１０８—１１０．

（ｂ）杂交时间对响应信号的影响

Ｃｏ）ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌ

［２］ＱｉＨＬ，ＬｉｘＸ，ＣｈｅｎＰ，ｅｔａ１．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＤＮＡ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

图４杂交温度和杂交时间对响应信号的影响

Ｆｉｇ４

Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ

ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ

ｏｎ

ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ／ｓｓ—ＤＮＡ／ｍｕｈｉ—ｗａｌｌ

ｃａｒｂｏｎ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ａｎｄｔｉｌｎｅ

ｎａｎｏｔｕｂｅｓｐａｓｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ［Ｊ］．Ｔａｎｌａｎｔａ，２００７，７２：１０３０—１０３５．

ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌ

［３］“ｘＸ，ＳｈｅｎＬＨ，ＺｈａｎｇＤＤ，ｅｔａ１．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅ

２．３分析性能

在上述优化的实验条件下，利用制备好的传感器对一系列不同浓度的目标ｐ５３－ＤＮＡ进行定量测定。图５为传感器在不同浓度目标ｐ５３一ＤＮＡ溶液中的电化学阻抗图。电子传递电阻Ｒ。。与目标ｐ５３一ＤＮＡ浓度在ｌ

ｘ１０～～１ｘ１０＿６

ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｆｏｒｓｔｕｄｙｏｆａｐｔａｍｅｒ??ｔｈｒｏｍｂｉｎｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?

Ｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ［４］Ｈａｍｒｏｕｎ

ａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，２３：１６２４－－１６３０．

Ｃ，ｅｔａ１．ＴｈｅＵＭＤＴＰ５３

ｄａｔａｂａｓｅ

Ｄ，ＫａｔｏＳ，Ｉｓｈｉｏｋａ

ａｎｄｗｅｂｓｉｔｅ：Ｕｐｄａｔｅａｎｄ１４－－２０．

ｒｅｖｉｓｉｏｎｓ［Ｊ］．ＨｕｍＭｕｔａｔ，２００６，２７（１）：

ｍｏｌ／Ｌ范围内呈线性关系（见附图），线性回归方程为

Ｒ。。（ｎ）＝３７．７４＋４．６６６７Ｃ（Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）），相关系数为

［５］罗贤文，杜芳静，吴烨，等．基于金纳米粒子组装电化学

ＤＮＡ传感器检测０５３抑癌基因的研究［Ｊ］．分析化学，２０１３，

４１（１１）：１６６４－－１６６８．

０．９９５５，其检出限为３．０

ｘ１０。９

ｍｏｌ／Ｌ（Ｓ／Ｎ＝３）。对５．０

ｘ

［６］ＷａｎｇｘＹ，ＺｈａｎｇＸＹ，ＨｅＰＧ，ｅｔａ１．Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐ５３

ａｎ

１０“ｍｏｌ／Ｌ的目标０５３一ＤＮＡ做１１次平行测定，相对标准偏差为３．８％。比较发现，本文方法测定线性范围较文献［７］宽，测定方法较文献［５］更简单。

ｔｕｍｏｒｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｇｅｎｅｕｓｉｎｇｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｓｅｎｓｉｎｇ

ｅｎｚｙｍｅ－ｂａｓｅｄｓｏｌｉｄ?－ｓｔａｔｅｅｌｅｃｔｒｏ?

ａｎｄＢｉｏｅｌｅｃ－

ｐｌａｔｆｏｒｍ［Ｊ］．Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ

ｔｍｎｉｅ，２０１１，２６（８）：３６０８－３６１３．

２．４选择性

利用制备好的ＤＮＡ传感器对完全互补ｐ５３．ＤＮＡ、单碱基错配序列ｐ５３一ＤＮＡ和三碱基错配序列ｐ５３一ＤＮＡ进行测定。结果表明：传感器识别互补０５３．ＤＮＡ，其响应信号电子传递电阻Ｒ。。值为９

９８９

［７］刘萍，刘晓琴，王书民，等．非标记型ｐ５３抑癌基因电化学

ＤＮＡ生物传感器的研究［Ｊ］．分析测试学报，２０１１，３０（７）：

７３９－－７４４

［８］刘萍，白金燕，金燕．非标记型ｐ５３抑癌基因的荧光ＤＮＡ

生物传感器［Ｊ］．陕西师范大学学报：自然科学版，２０１１，３９（２）：４５－－４９．［９］

ＢａｒｎｅｓＤＭ，ＤｕｂｌｉｎＥＡ，ＦｉｓｈｅｒＣ

Ｑ，与单碱基错配ｐ５３．ＤＮＡ反应后，

Ｒ。．值为４４９５Ｑ，与三碱基错配ｐ５３一ＤＮＡ反应后，Ｒ。。值为２２９７Ｑ，分别为完全互补的ＤＮＡ杂交信号的４５％和２３％。说明该传感器能够区分完全互补序列、单碱基错配序列和三碱基错配序列ＤＮＡ，具有良好的选择性。３结论

本文基于电化学阻抗技术构建了一种检测０５３一ＤＮＡ的电化学传感器，该传感器可以检测完全互补ＤＮＡ的范围

Ｊ，ｅｔａ１．Ｉｍｍｕｎｏｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ

ｎｅｗ

ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐ５３ｐｒｏｔｅｉｎｉｎｍａｍｍａｒｙｃａｒｃｉｎｏｍａ：Ａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆ

ｐｒｏｇｎｏｓｉｓ［Ｊ］．Ｈｕｍａｎ

Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ，１９９３，

２４（５）：４６９－４７６．

［１０］李丛丛，李晓霞，罗贤文，等．基于苯硼酸修饰构建电化学阻

抗糖生物传感器的研究［Ｊ］．分析化学，２０１３，４１（１０）：１５３７一

１５４２．

（下转第６５页）

万方数据

第１期２方法验证

吴巧瑞，等：基于传感器的细长体横向低频振动载荷辨识

ｏ０Ｏ６０Ｏ

由于细长体出水数据的保密性，特选取一个具有解析解的模型算例∽１：如图２所示的一等截面简支梁，其单位长度的质量为ｍ，在１，／４跨长处作用一干扰力ＰｏｓｉＩｌ良，并且０＝Ｏ．７５ｗ。，已知阻尼比为ｆ。＝！毛－＝０．０５，用振型分解法求其位移和弯矩。

Ⅲ．壬虽静

Ｏ０４：００

ＯＯ０Ｏ０

Ｏ０

之４０矗０Ｏ

０

堆Ｌ卜

县

迦：１

ｊ坐

图２模型圈

图３弯矩比较图

于

９ｊ

Ｆｉｇ３

８００６００４００２００

０－２００－４００－６００

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍｏｍｅｎｔ

Ｆｉｇ２

Ｍｏｄａｌ

ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ

Ｍ（ｘ，ｔ）：脚掣Ⅳ（刈）：Ｅ１掣

２４５

由振型分解法，得弯矩和剪力的解析解分别为

－８００

ｌＪＩ】Ｉ【）

¨ＩｌＩ二Ｕ０】４【Ｊ０１６００］Ｈ

（Ｊ

０２０

时问／Ｓ

图４剪力比较图

Ｆｉｇ４

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｈｅａｒｆｏｒｃｅ

：一Ｐｏ—Ｌ１３．１８２ｓｉｎ（出一９．４３）ｓｊｎ型Ｌ一

频振动载荷辨识的方法。在输入传感器测得相关的试验数

（１３）

据的基础上，对加速度进行滤波处理，滤去高频部分保留低频成分，可有效地辨识细长体出水过程中发生横向低频振动时，任意截面在任何时刻的弯矩和剪力信息，旨在判断最大载荷截面以进行强度校核，为实际工程的结构设计提供一定的依据。

０．１２９４×２２ｓｉｎ（肫一１．７）ｓｉｎ挲，

＝一ｒｏ［３．１８２ｓｉｎ（优一９．４３）ＣＯＳ孚一

０．１２９４×２３ｓｉｎ（６ｔ－－１．７）ｃ。ｓ毕．

（１４）参考文献：

［１］

裴缀，张宇文，袁绪龙，等．潜载细长体垂直发射横向振动特性仿真分析［ｊ］．兵工学报，２００９，３０（８）：１０５６—１０６０．［２］

申丽辉．航行体水下及出水过程的流体特性研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学，２０１３：ｌ一８．［３］

刘志勇，颜开，王宝兽．潜射细长体尾空泡从生成到拉断过程的数值模拟［Ｊ］．船舶力学，２００５，９（１）：４３－－５０．

［４］刘海军，王聪，邹振祝，等．潜射细长体出筒过程肩空泡形

态和水阻动力特性研究［Ｊ］．工程力学，２０１２，２９（７）：３１３—

取弹性模量Ｅ＝２．１×１０“Ｐａ，单位长度质量ｍ＝ｋｇ／ｍ，惯性矩，＝１．５７ｘ１０一ｍ４，载荷幅值Ｐｏ＝１０００Ｎ，

０５

简支梁长度Ｌ＝２ｍ，计算步长为０．０００

０．０１—０．０２

ｓ，计算时间为

ｓ。将相关的若干截面的初始速度信息、初始位

移信息、加速度时历值以及振型信息输入程序，即可获得任意截面的弯矩和剪力信息。

然后给出了ｘ＝１．０ｍ和并＝１．５ｍ处使用本文提出的辨识方法所得的弯矩和剪力时历曲线，并与解析解进行了对比，如图３和图４所示。在图３的弯矩比较图中，解析解与数值解几乎吻合，从局部放大图中才能看出微小的误差。在图４中，解析解和计算值也吻合较好，但显然，其误差要大于弯矩的计算误差，这可能是剪力需要更高阶的求导导致的。３结论

本文基于模态叠加法，提出了一种细长体出水横向低

３１９．

［５］夏益霖，吴家驹．航天发射的低频振动环境及其模拟［Ｊ］．强度与环境，１９９８（１）：１－８．

［６］张相庭，王志培，黄本才，等．结构振动力学［Ｍ］．上海：同济

大学出版社，２００５：１１２－－１１７．

作者简介：

吴巧瑞（１９８６一），女，河南濮阳人，博士研究生，主要研究方向为流固耦合动力学分析。

妒∥ｐｐｐｐｐ矿ｐｐ、矿、声ｐｐｐｐｐ扩妒妒ｐｐｐｐ矿ｐｐ扩ｐｐ。ｐｐ。ｐ、ｐｐｐ矿、妒ｐ护≯ｐ∥ｐｐ、。ｐ

（上接第６２页）

［１１］Ｑｉ

Ｈ

ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ，２００８，２０（１３）：１４７５—１４８２?［１３］白燕，戴小峰，刘仲明，等．电化学ＤＮＡ传感器中ＤＮＡ的