Direct DNA Immobilization onto a Carbon Nanotube Modified Electrode: Study on the Influence of pH and Ionic Strength

در طول سال گذشته، حسگرهاي زيستي DNA كه كاربرد هايزيادي در تحقيقات بيوتكنولوژي دارند توسعه يافته است. تثبيت DNA بر روي بستر يك گام كليدي براي ساخت حسگرهاي زيستي الكتروشيميايي DNA است. در اين گزارش، يك رويكرد مستقيم براي تثبيت تك رشته DNA بر روي الكترود كربن شيشه اي بهبود يافته با نانولوله هاي كربني عاملدار شده با اسيد كربوكسيليك ارايه شده است. براي اين كار، ما ابتدادر سطح الكترود كربن شيشه اي با MWCNT-COOH بهبود يافته است. غوطه وري MWCNT-COOH / GCE در محلول پروب SS-DNA، با pH مختلف و قدرت يوني، با تعامل مناسب بين گروه آمين از SS-DNA و گروه هاي كربوكسيليك MWCNT-COOH به دنبال داشت. اين تعامل منجر به تثبيت موفق SS-DNA در MWCNT-COOH شد كه توسط ولتامتري چرخهاي، طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي و ميكروسكوپ نيروي اتمي تاييد شد. تثبيت SS-DNA در الكترود اصلاح شده باعث افزايش مقاومت انتقال بار و كاهش جريان پيك پروب ردوكس ([[Fe(CN)6]3-/4-) مي شود. ننتايج نشان داد روش ساده، سريع و كم هزينه تثبيت DNA مي تواند فرصت هايي را براي طراحي حسگرهاي زيستي اسيد نوكلييك پديد آورد. واژگان كليدي: تثبيت DNA، نانولوله كربني عامل دار شده با كربوكسيليك اسيد، برهمكنش كووالانسي، انرژي آزاد استاندارد جذب

Over the past years, DNA biosensors have been developed to analyze DNA interaction and damage that have important applications in biotechnological researches. Te immobilization of DNA onto a substrate is one key step for construction of DNA electrochemical biosensors. In this report, a direct approach has been described for immobilization of single strand DNA onto carboxylic acid-functionalized carbon nanotubes modifed glassy carbon electrode. To do this, we frst modifed the glassy carbon electrode surface with MWCNT-COOH. Te immersion of MWCNT-COOH/ GCE in ss-DNA probe solution, with diferent pH and ionic strength, was followed by suitable interaction between amine group of ss-DNA bases and carboxylic groups of MWCNT-COOH. Tis interaction leads to successful ss-DNA immobilization on MWCNT-COOH that was confrmed by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and atomic force microscopy.  Immobilization of ss-DNA on the modifed electrode increased the charge transfer resistant but decreased the peak current of redox probe ([Fe(CN)6 ]3-/4- ). Te result of cyclic voltammograms implicates that enhancements in the DNA immobilization are possible by adroit choice of low pH and high ionic strength. Te standard free-energy of adsorption (?G°ads ) was calculated from electrochemical impedance spectroscopy data (-47.75 kJ mol -1 ) and was confrmed covalent bond formation. atomic force microscopy topographic images demonstrate increased surface roughness afer ss-DNA immobilization. Results ofer a simple, rapid and low-cost of DNA immobilization strategy can be opportunities to design of novel nucleic acid biosensors.