快速检测Fenton反应诱导DNA损伤的电化学DNA传感器研究

摘 要 利用带正电荷的聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）和带负电荷的小牛胸腺双链DNA（CT-dsDNA）之间的静电吸引作用，将其层层组装到玻碳电极表面，制成电化学DNA传感器，并利用电化学和原子力显微镜（AFM）方法与对DNA 的组装进行了表征。以Ru（bpy）2+3作为电化学催化剂，检测DNA的损伤，考察了电极在Fenton试剂中的温育时间以及Fenton试剂的浓度对DNA损伤程度的影响。实验表明，Fe2+与H2O2共存时，温育15 min即可较大程度地对DNA造成损伤，且可以检测到的Fenton试剂浓度为5.0×10 。本方法具有灵敏度高、重现性好等优点。

关键词 Fenton反应； DNA损伤； 层层组装； DNA电化学传感器

1 引 言

DNA是遗传信息的载体，在细胞生命活动中发挥着重要的作用。一些过渡金属离子在生物体内可以与过氧化物阴离子（O2

·）和H2O2反应，在生物体系中产生高反应性的物质，如羟基自由基（·OH）和金属氧化物，导致金属媒介的DNA氧化性损伤。在还原性过渡金属离子（如Fe2+）存在时，H2O2通过一个单电子氧化还原反应转化为·OH和OH

，通常称为Fenton反应：

生成的·OH是生物体内活性最高的活性氧类物质之一。在形成时，它会氧化生物分子，导致一些严重疾病和癌症的发生[1，2]。

用于检测DNA损伤的方法有32P后标记法、免疫学方法、荧光光谱法、高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS）， 彗星试验等。但是，检测DNA损伤的常规技术存在检测灵敏度低，耗时长、需要对DNA进行预处理以及仪器价格昂贵等问题，而用电化学传感器法检测DNA的损伤具有操作简单、灵敏度高、成本低等优点[3]。近年来，已有一些关于利用电化学法研究Fenton试剂对DNA损伤的报道，如锇或钌的金属配合物聚合膜修饰的DNA传感器[4]，超螺旋DNA修饰汞电极[5]，光电化学DNA传感器[6]，纳米多孔羟基磷灰石-聚乙烯醇涂层膜DNA传感器[7]，Fe@Fe2O3核壳纳米项链修饰DNA传感器[8，9]，以及用电化学法研究Fe3+或Cu2+的Fenton反应造成的DNA损伤[10]等。

然而，在利用电化学DNA传感器快速检测低浓度Fenton试剂对DNA的损伤方面还缺乏较深入系统的研究。生物体内游离Fe2+和H2O2的浓度都很低，研究快速检测低浓度Fenton试剂对天然DNA的损伤具有重要意义。本研究利用带正电荷的聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）和带负电荷的小牛胸腺双链DNA（CT-dsDNA）之间的静电吸引作用，将它们层层组装到玻碳电极（GCE）表面，制成电化学生物传感器。用Ru（bpy）2+3作为电化学催化剂，通过循环伏安法研究了不同浓度Fenton试剂对DNA的损伤，结果表明，这种电催化方法具有较高的灵敏度。2 实验部分

2.1 仪器与试剂

所有的电化学实验在CHI650c型电化学分析仪（上海辰华仪器有限公司）上进行；以玻碳电极或DNA修饰的GCE为工作电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，铂丝电极为对电极。

聚二甲基二烯丙基氯化铵、小牛胸腺双链DNA、三（2，2联二吡啶）二氯化钌六水合物（Ru（bpy）3Cl2·6H2O，Sigma公司）； FeSO4·7H2O（北京化学试剂公司）；实验所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。