[发明专利]一种石墨烯/DNA有序自组装结构的制备方法

说明书

一种石墨烯/DNA有序自组装结构的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）将负载有石墨烯的硅片用聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液浸泡修饰；（2）用单链DNA溶液浸泡修饰，即在石墨烯表面形成DNA有序自组装结构。本发明提供了一种通用性强、功能化的石墨烯/DNA有序自组装结构，以代替现有技术中刚性衬底上的常规自组装结构，有效地扩展了DNA有序自组装结构在生化检测、科学研究等等诸多领域的应用。

技术领域

本发明涉及石墨烯复合材料领域，具体涉及一种石墨烯/DNA有序自组装结构及其制备方法。

背景技术

石墨烯具有二维晶格结构，平面中的碳原子以sp2 杂化轨道相连组成六边形晶格结构。由于其独特的物理性质，石墨烯被认为在灵敏电学检测化学或生物分子方面有巨大前景。

在探索基于石墨烯的灵敏检测器之前，首先要找到切实可行的、能够对石墨烯表面进行功能化的改性方法。有报道（Mohanty, N.; Berry, V. Nano Lett. 2008, 8,4469–4476.）将胺基结尾的单链DNA通过共价键结合到石墨烯氧化物上。但其选用的不是石墨烯，而是石墨烯氧化物，且其未能实现表面DNA的有序组装。另外，有报道（Graphene-DNAhybrids: self-assembly and electrochemical detection performance）将DNA跟石墨烯混合以制备石墨烯水溶液。其利用DNA和石墨烯之间强的相互作用，使能溶于水的DNA帮助石墨烯溶解在水中。而如何实现DNA等生物分子在石墨烯表面的有序组装，迄今未有报道。

本领域需要开发一种能够在石墨烯表面有序组装生物分子的方法，不仅使石墨烯片层的完整性不被破坏，也可以在石墨烯表面有序组装生物分子。

发明内容

本发明的目的在于，以石墨烯为载体，提供一种通用性强、功能化的石墨烯/DNA有序自组装结构，以代替现有技术中刚性衬底上的常规自组装结构，有效地扩展了DNA有序自组装结构在生化检测、科学研究等等诸多领域的应用。

首先，本发明提供了一种石墨烯/DNA有序自组装结构的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）将负载有石墨烯的硅片用聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液浸泡一定时间，然后分别用去离子水、无水乙醇洗净，然后用氮气吹干；

（2）用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的溶剂为0.01M-0.1M的PBS缓冲液的单链DNA溶液浸泡，然后分别用去离子水、无水乙醇洗净，然后用氮气吹干，即在石墨烯表面形成DNA有序自组装结构。

具体地，所述负载有石墨烯的硅片采用微机械力剥离法将石墨烯剥离到硅片上。

为除去表面残留，所述负载有石墨烯的硅片在350℃-600℃真空度为1.0×10^-6Pa-1.0×10^-4Pa下进行真空退火2-5h，以除去硅片上残留的残胶。

所采用的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为0.01M-0.1M。聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液重均分子量为20000-50000、浓度为0.1 mg/ml-2mg/ml。

兼顾效率与稳定性，步骤(1)中浸泡时间为0.5h-2h。步骤（2）中浸泡时间为6h-24h。

具体的，所述单链DNA序列为AAAAATTTTT。当然不限于该具体的DNA，现有技术中所涉及的能够有序自组装的DNA序列均可依照本发明的设计思路在石墨烯表面进行自组装。

本发明相比于现有技术具有如下技术优势：

（1）创造性的引入了石墨烯作为DNA自组装的基底，不同于以往的硅、二氧化硅、云母、石英等等硬质材料，石墨烯以其独特的单层结构，实现了柔性基底的效果；