基于DNA的比色分析法快速测定尿液中的Hg2+

以琼脂糖珠作为固定DNA的载体,建立了可视化的快速检测尿液中Hg2+的方法。DNA对Hg2+特异性识别后,其构象发生变化,启动相邻序列DNA酶的类过氧化物酶催化活性,进而催化氧化双氧水介导的ABTS(2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸))体系,溶液显绿色。考察了各种物质用量对检测体系的影响。在最优实验条件下,体系在420 nm处的吸光度与Hg2+浓度呈良好线性关系,线性范围为5~200 nmol/L,检出限为2 nmol/L。应用于真实尿样中Hg2+检测,加标回收率为95.1%~99.8%,相对标准偏差(n=5)为1.5%~3.1%。本方法对Hg2+具有良好的选择性,且检测不受其它金属离子干扰。另外,以琼脂糖珠为固相载体,能实现高效快速分离,有效排除尿液中其它物质对显色的影响,提高了检测的准确度和灵敏度。     

基于G-四链体-氯化血红素DNA酶比色法测定银离子和汞离子传感器的构筑

利用G-四链体DNA(5′-CTGGGAGGGAGGGAGGGA-3′)与氯化血红素结合形成G-四链体-Hemin DNA酶,其能高效催化H_2O_2氧化反应底物由无色变为绿色,当溶液中有Ag~+或Hg~(2+)存在时会阻碍该DNA酶的形成,导致绿色溶液变浅。基于此,建立了比色法测定Ag~+和Hg~(2+)的传感器。在最佳实验条件下,溶液的吸光度与Ag~+和Hg~(2+)浓度分别在100.0～1 000.0 nmol/L和80.0～800.0 nmol/L范围内具有良好的线性关系,检出限(3δ/Slope)分别为55.9 nmol/L和64.3 nmol/L。该方法具有较好的选择性,采用该方法对实际样品进行测试,结果满意。     

金纳米粒子表面能量转移法测定水中的铅离子

荧光素修饰的凝血酶适配体(5’-FAM-GGT TGG TGT GGT TGG-3’)可与Pb2+选择性地形成G-四链体,这一构象变化能改变作为能量供体的荧光染料和作为能量受体的金纳米粒子之间的距离,使体系的荧光强度与Pb2+浓度具有一定的相关性,从而建立了一种基于纳米材料表面能量转移灵敏检测水溶液中Pb2+的分析方法。研究表明,在Pb2+浓度为12.5~100 nmol/L范围内,荧光恢复效率(F/F0)与Pb2+浓度间呈良好的线性关系,线性回归方程为y=0.910+0.007c(R2=0.997),检出限为10 nmol/L。用本方法检测自来水中Pb2+,结果令人满意。     

无标记增强型检测Hg2+的荧光DNA传感器

基于Hg2+与T–T错配碱基对能特异性结合形成T-Hg2+-T结构以及结晶紫(CV)与单、双链DNA作用后荧光信号的差异,构建了一种荧光增强型检测Hg2+的DNA生物传感器。实验考察了不同序列DNA及溶液的pH、DNA与CV浓度比、稳定时间等因素对灵敏度的影响。在优化的条件下体系荧光效率和Hg2+浓度在2～40 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.7 nmol/L。并且高浓度的Ca2+,Mg2+等常见金属离子对Hg2+的检测没有干扰。方法为重金属Hg2+的检测提供了一个较好的荧光分析方法。     

结晶紫光谱探针法无标记检测Pb~(2+)的DNA生物传感器

基于Pb~(2+)与凝血酶适配体(Thrombin Aptamer,TBA)特异性结合,以及结晶紫(CV)与凝血酶适配体、G-四链体结合后荧光信号的差异,建立了一种简单、灵敏、无需标记检测Pb2+的DNA生物传感器。实验研究了不同浓度的Pb~(2+)引起CV/TBA体系荧光强度变化的规律,考察了DNA序列、TBA与CV浓度比,以及稳定时间等因素对检测灵敏度的影响。实验结果表明:大多数金属离子无明显干扰,在最优实验条件下,Pb~(2+)浓度在5~50nmol/L范围内与体系荧光强度的变化呈良好的线性关系(r=0.9984),检测限(S/N=3)为2.0×10~(-9) mol/L。     

基于银镜表面的比色法DNA传感器

本文以银镜反应所做的银板作为固相载体材料,通过形成DNA三明治结构,利用辣根过氧化物酶(HRP)催化放大信号,建立特定序列DNA的比色检测方法。经过优化实验条件后,对不同浓度DNA进行检测。结果表明,DNA浓度在0.1~3.0nmol/L范围内呈现良好的线性响应,其检测限低至22.0pmol/L。所建立的DNA比色检测方法具有准确的识别能力,能够区分互补与错配序列。     

基于核酸外切酶Ⅰ的适配体荧光传感器检测人尿液中的Hg2+

基于富含胸腺嘧啶(T)DNA适配体对Hg2+的特异性识别和核酸外切酶I(Exo Ⅰ)辅助的信号转换策略,建立了快速检测人尿液中Hg2+的荧光分析方法.固定在微孔板上的DNA适配体特异识别Hg2+后,折叠成稳定的发卡型双链结构,不能被单链特异性的Exo Ⅰ水解,核酸染料SYBR GreenⅠ(SG)插入发卡部位产生荧光信号,基于此可实现Hg2+的定量检测.优化后的最佳实验条件为:微孔板包被亲和素浓度为50 mg/L;检测DNA包被浓度为75 nmol/L;使用5×SG以及1.2 μL的Exo Ⅰ.在最佳实验条件下,体系荧光强度与Hg2+浓度的对数呈良好线性关系,线性范围为2～500 nmol/L,检出限为1.5 nmoL/L(3σ).利用本方法检测尿样中的Hg2+,加标回收率为91.2％ ～ 95.0％,相对标准偏差(n=5)为2.1％ ～4.6％.本方法选择性良好,操作简单,用HNO3-KMnO4溶液将尿液中其它形式的汞氧化为Hg2+后,成功实现了尿液中总汞含量的检测.     

基于未修饰纳米金及无标记单链DNA的Pb~(2+)比色测定

根据纳米金对ss DNA和G-四联体结构的DNA的不同吸附能力,设计了一种简单的Pb2+比色传感器。富含G的无标记ss DNA可以通过静电作用吸附于Au NPs表面,保护Au NPs在高盐浓度溶液中仍呈分散态;当Pb2+存在时,DNA与Pb2+结合形成Pb2+-G-四联体结构,使得Au NPs失去DNA的保护而发生聚集,溶液颜色由红色变成蓝色,最大吸收峰发生红移。通过优化条件,得到溶液吸光度比值(A630/A520)与Pb2+浓度在0.1~10μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限可达50 nmol/L。其他金属离子对Pb2+的检测几乎无干扰。该方法灵敏度高,选择性好,且无需复杂的Au NPs表面修饰过程及DNA标记,制备和操作简便、成本低、响应快(1 min),非常适合于现场实时应用。     

基于纳米金Core-satellites等离子体耦合增强效应的汞离子光纤传感器的研究

以DNA杂交双链为联接, 构建纳米金颗粒Core-satellites结构并激发等离子体耦合增强效应,利用Hg2+可与DNA中胸腺嘧啶T形成T-Hg2+-T特异性结构,研制了用于检测水中Hg2+的局域等离子体共振(LSPR)光纤传感器.待测溶液中的Hg2+能够引起富含T的DNA单链折叠,抑制DNA杂交反应,降低等离子体耦合强度,改变LSPR谐振波长.通过检测谐振波长红移变化,实现对Hg2+浓度的定量检测.本方法检测Hg2+的线性范围为5~150 nmol/L, 检出限为3.4 nmol/L (3σ). Zn2+、Mg2+、Pb2+等重金属离子对Hg2+检测无明显干扰作用.实际水样中Hg2+加样回收率为94.2%~105.4%,相对标准偏差<4.8%.     

基于DNA和小沟结合染料DAPI快速检测水样中Hg2+

设计了一条DNA序列作为专一识别Hg2+的探针,结合小沟结合染料DAPI,构建了一种新型无标记荧光降低型核酸适体传感器。无Hg2+时DNA折叠成稳定的茎-环结构,DAPI插入茎部位有强荧光发射;Hg2+存在时DNA发生结构转变,DAPI释放荧光降低。结果表明:在最佳实验条件下,体系荧光降低百分数和Hg2+浓度正相关,在较低的浓度范围(0.5~50 nmol/L)仍呈良好的线性关系,实际检出限为0.5 nmol/L。该方法操作简单、对于环境水样中Hg2+的快速实时检测具有潜在的应用前景。     

基于核酸外切酶Ⅲ和G-四链体无标记检测Pb~(2+)的荧光传感器

基于核酸外切酶Ⅲ(ExoⅢ)的水解特性以及Pb~(2+)诱导富含G碱基的DNA(G-DNA)形成G-四链体结构的特点,以荧光染料SYBR GreenⅠ(SGⅠ)为信号探针,一端带有3'凸末端的线性双链DNA(G-dsDNA)为识别探针,建立了一种新型无标记检测环境样品中Pb~(2+)的荧光传感方法。研究了不同浓度Pb~(2+)引起体系荧光强度变化的规律,考察了SGⅠ、ExoⅢ的浓度、溶液pH以及稳定时间等因素对检测灵敏度的影响。结果表明:在优化的实验条件下,Pb~(2+)浓度在2.0～50.0 nmol/L范围内与体系荧光强度的变化呈良好的线性关系,检出限为0.7 nmol/L。常见金属离子对Pb~(2+)的检测无明显干扰,方法具有良好的选择性。     

基于磁纳米颗粒的二段对称分裂式G-四分体DNA酶生物传感器用于Hg2+的快速检测

提出了一种可用于Hg²⁺快速检测的基于磁纳米颗粒与二段对称分裂式G-四分体DNA酶的生物传感器. 分别用紫外-可见光谱法, 圆二色光谱法和荧光显微镜成像技术对实验设计的DNA酶传感器进行了表征. 传感器中磁纳米颗粒的应用不仅可以直接从水样中通过磁分离方法分离和富集被测物Hg²⁺, 并且还能将游离的未与Hg²⁺结合的DNA酶和hemin等除去, 有效地提高检测灵敏度和降低背景信号; 此外, 二段对称分裂式G-四分体DNA酶的运用还可增强传感器的灵活性和选择性. 传感器对Hg²⁺检测的线性范围为0.8～20 nmol/L, 检出限为0.3 nmol/L. 当水体中的共存离子大量存在时, 传感器对Hg²⁺的检测仍具有高度特异性. 对实际水样的检测回收率在95.3%～104.4%之间. 实验设计的DNA酶传感器操作简便, 费用低廉, 具有良好的再生能力. 可用于天然水体和饮用水样品中痕量Hg²⁺的检测.     

利用对G-四链体环部的构型调节进行传感器的设计

对鸟嘌呤碱基G重复序列之间连接环结构对G-四链体形成的影响进行了研究。发现在连接环较长,DNA链不易形成G-四链体的情况下,可以通过将环序列设计成双链结构的方式促进G-四链体的重新形成。这就为传感器的设计提供了一个新途径,即可以利用目标分子对环部双链的调节作用控制G-四链体DNA酶的活性。为证明这一点,在双链区域引入T-T碱基错配,破坏双链结构使DNA链不能形成G-四链体。Hg2+对T-T错配的稳定作用可以促进双链结构的形成,DNA链重新折叠成G-四链体,得到的G-四链体与氯化血红素(Hemin)结合后形成具有过氧化物酶活性的G-四链体DNA酶,据此构建了Hg2+传感器。利用此传感器可在10~700 nmol/L范围内实现Hg2+的定量检测,检出限为8.7 nmol/L。在此基础上,利用半胱氨酸可以将Hg2+从T-Hg2+-T碱基对上竞争下来的能力,设计了一种半胱氨酸的检测方法。此方法可以在20~600 nmol/L范围内实现半胱氨酸的定量检测,检出限为14 nmol/L。     

基于单链核酸-纳米金-汞模拟酶的汞离子检测方法研究

将汞离子(Hg2+)沉积到吸附单链核酸(ssDNA)的纳米金(AuNPs)表面后,可以提高纳米金的模拟过氧化物酶活性,基于此原理可实现Hg2+的高灵敏检测。研究发现ss DNA能够促进Au NPs-Hg2+的类似过氧化物酶活性,且随着ss DNA浓度的增加,该作用呈增强趋势。在优化反应条件下,将ss DNA-Au NPs-Hg2+模拟过氧化物酶用于Hg2+的检测,Hg2+的检测线性范围为10~1 000 nmol/L,检出限可达3.0 nmol/L。该检测方法具有简便快速、成本低、稳定性高等优点,有望用于环境、食品等样品中Hg2+的检测。     

基于硫代黄素T诱导G-四联体构成的生物传感器检测铅离子

硫代黄素T(ThT)荧光分子在自由状态下荧光强度很弱, 通过在Tris-HCl缓冲液中加入Pb²⁺的适配体即富含G的DNA序列, 可与ThT荧光分子形成G-四联体结构, 使荧光信号迅速增强; 向溶液中加入Pb²⁺, Pb²⁺与其适配体有很好的结合特异性, 可生成更牢固的G-四联体结构, 使ThT分子被释放出来, 导致溶液的荧光强度降低, 基于此可检测溶液中的Pb²⁺离子. 实验中优化了缓冲溶液组成、 ThT荧光分子浓度、 Pb²⁺适配体浓度及反应时间等条件. 结果表明, 在10 mmol/L Tris-HCl(pH=8.3, 含2 mmol/L MgCl₂)缓冲溶液中, ThT荧光分子和Pb²⁺适配体的浓度分别为10 μmol/L和200 nmol/L, 反应10 min时, 随着溶液中Pb ²⁺浓度的增加, 荧光强度减弱. Pb²⁺浓度在20~1000 nmol/L范围内时, 荧光强度与Pb²⁺的浓度呈现良好的线性关系(R²=0.9941), 检出限为1 nmol/L. 实际水样测试结果表明, 该方法的回收率在98.8%~101.3%之间. 该传感器灵敏、 快速、 无需化学修饰荧光分子且成本低.     

基于DNA银铂双金属纳米簇的电化学传感器用于Hg~(2+)的检测

以DNA为模板,通过一步法合成了一种银铂双金属纳米簇(DNA-Ag/Pt NCs),其粒径为2~4 nm,并表现出较强的过氧化物模拟酶活性,能催化H2O2氧化TMB使溶液变蓝色。基于此特性,结合Hg2+可与胸腺嘧啶碱基形成T-Hg2+-T结构,设计研制了一种非标记的电化学传感器,用于Hg2+的灵敏特异性检测。实验结果表明,在最佳条件下,该传感器的检测范围为0.65~3.5 nmol/L,检出限达0.17 nmol/L,能较好地识别Hg2+。该传感器有望用于实际水样中痕量汞的检测。     

基于DNA酶催化的卟啉金属化检测锌

利用G-四链体DNA（T30695）催化Zn²⁺插入到中卟啉IX（MPIX）中，引起荧光偏移的特点，建立了检测Zn²⁺的方法。在40μmol/L MPIX、0.6μmol/L Pb²⁺、5μmol/L T30695和1%Triton的最优实验条件下，该方法在Zn²⁺浓度为0.5～5μmol/L范围内呈现良好的线性关系，相关系数R²=0.95，检出限为73.5 nmol/L。离子选择性实验表明该方法对Zn²⁺具有较好的选择性，用于实际样品测定，回收率在94.7%～100.4%之间。     

利用模拟酶催化显色和等温核酸扩增反应检测特定序列DNA

基于血红素(Hemin)与G-四联体(G4)所形成模拟酶的催化作用,结合等温指数扩增反应(IEXPAR),建立了特定序列DNA的显色检测方法。目标DNA引发IEXPAR,通过设计模板序列,IEXPAR产生大量富含鸟嘌呤的单链DNA,在K+存在时,该单链DNA可形成G4结构,G4可以与Hemin结合形成具有过氧化物酶活性的模拟酶(Hemin-G4),Hemin-G4催化H2O2氧化2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS),使体系颜色发生变化,反应产物最大吸收波长为421 nm。对显色反应体系中的实验参数进行了优化,包括Hemin浓度、ABTS浓度、H2O2浓度、IEXPAR时间和显色反应时间。在最佳条件下,所建立的体系可以简便、快速检测0.1~10 nmol/L的目标DNA分子,且本方法能够很好地区分单个碱基的差别,具有良好的特异性。     

基于核酸适体检测ATP的酶联分析新方法

基于核酸适体对靶标的特异性识别和辣根过氧化物酶(HRP)的高效催化反应, 发展了一种用于检测三磷酸腺苷(ATP)的酶联核酸适体分析新方法. 核酸适体和靶标的特异性结合导致与核酸适体杂交的短链DNA解链, 解离的DNA通过杂交被固定在另一酶标板的DNA捕获. 解离的DNA预先标记了异硫氰酸荧光素(FITC)基团, FITC特异性结合HRP标记的FITC抗体, HRP作为信号传导元素催化四甲基二苯胺(TMB)底物显色, 通过颜色变化及450 nm波长处吸光度的变化检测ATP. 该方法对ATP具有良好的选择性, 检测不受其它物质如GTP, UTP和CTP的干扰, 且检测能在较复杂的试样(体积分数10%和50%的血清)中进行. 实验结果表明, 在ATP浓度为50~400 nmol/L范围内, 具有良好的线性关系, 检出限为26 nmol/L.     

基于DNA杂交链式反应和杂交空位的无标记荧光检测DNA研究

基于DNA杂交链式反应(Hybridization chain reaction,HCR)的信号放大策略,通过在参与HCR反应的发夹型DNA中设计一个特殊碱基,HCR反应后,该碱基对位出现杂交空位,利用杂交空位与荧光小分子(2-Amino-5,6,7-trimethyl-1,8-naphthyridine,ATMND)特异性结合产生的荧光淬灭效应,构建了一种无标记、无酶、灵敏的DNA检测体系。利用凝胶电泳和原子力显微镜等对目标DNA引发两个发夹型DNA交替自组装形成的超级长链进行了表征。通过对杂交盐浓度和ATMND浓度等条件的优化,获得了满意结果。相比于未利用此放大信号策略的分析方法,灵敏度提高了两个数量级,目标DNA浓度在5.0~72.7 nmol/L浓度范围内与荧光比值(F/F0)呈现良好的线性关系,检出限为2.0 nmol/L。