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%.     

分子内裂分G-四链体脱氧核糖核酸酶用于Hg2+的特异性定量检测

G-四链体DNA酶是由核酸G-四链体与氯化血红素(Hemin)结合后形成的一种具有过氧化物酶活性的人工酶,利用这种DNA酶,可进行多种化学及生物传感器的设计。为提高G-四链体DNA酶类Hg2+传感器的选择性,本研究在传感器的设计过程中引入了分子内裂分G-四链体,即将形成G-四链体的富G序列拆分成两部分,分别放置在Hg2+探测序列的两端。在无Hg2+存在时,部分富G序列被包埋在某一分子内二倍体结构中,无法形成G-四链体。而在Hg2+存在下,Hg2+对T-T碱基错配的稳定能力可以促使Hg2+探测序列形成分子内二倍体结构,并伴随着原有分子间二倍体结构的破坏及分子内裂分G-四链体的生成。利用生成的裂分G-四链体与Hemin作用后检测体系酶活性的提高,实现Hg2+传感器的设计。利用该传感器,可在50～500 nmol/L及2.0～7.5μmol/L两个浓度范围内实现Hg2+的定量检测,检出限为47 nmol/L。由于裂分G-四链体DNA酶的使用强化了传感器对Hg2+的依赖性,极大地提高了设计的Hg2+传感器的选择性。对实际水样的加标回收结果显示,回收率为97.5%～104.5%,证明此传感器可以满足实际水样中痕量Hg2+的分析要求。     

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。     

核酸酶催化放大传感体系的设计及其在铅离子比色检测中的应用

基于8-17 DNA酶的催化切割特性和类辣根过氧化物酶DNA酶的氧化还原反应催化特性,发展了一种新型核酸酶催化放大传感体系,并用于Pb2+的比色检测。考察了K+浓度,pH值及反应时间对检测体系的影响。ABTS吸光度变化与Pb2+浓度在5.0～100 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为3.0 nmol/L。此外,因Pb2+酶的特异性,本方法对Pb2+具有良好的选择性。     

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。     

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。     

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。     

基于核壳金@铂纳米粒子的Ag~+比色检测方法

金核铂壳纳米粒子(Au@Pt NPs)具有出色的类过氧化物酶活性,而Ag~+对其催化活性表现出强烈的抑制;基于此,构建了高灵敏的Ag~+比色检测方法。在最佳反应条件下,Au@Pt NPs比色检测Ag~+的线性范围为0.1~10 nmol/L,检出限可达0.05 nmol/L。该方法对汞离子(Hg2~+)也表现出高灵敏的响应,比色检测Hg2~+的线性范围为10~200 nmol/L。将其应用于实际水样中Ag~+的检测,在添加浓度为10,50,100 nmol/L时,回收率为83.8%~97.7%,相对标准偏差为3.0%~9.6%,该方法具有操作简单、灵敏度高、成本低等优点。     

基于胸腺嘧啶-汞离子-胸腺嘧啶结构和纳米金放大传感器检测汞离子

利用Hg2+与DNA中胸腺嘧啶(T)结合的高度特异性和纳米金在石英晶体微天平(QCM)上的信号放大作用,设计了一种简便灵敏的Hg2+检测方法.纳米金采用柠檬酸钠还原法制备,其表面用末端带巯基的寡核苷酸探针进行自组装修饰,并用6-巯基己-1-醇(MCH)部分取代表面探针,以减少杂交空间位阻.结果表明,寡核苷酸链长为9bp、T个数为7的序列具有较高灵敏度;线性范围为5.0～100 nmol/L;检出限为2.0 nmol/L;Ca2+、Mg2+等其它金属离子无明显干扰.用于环境水样中Hg2+的测定, RSD<2.9%;加标回收率为97.3%～101.2%     

基于光诱导电子转移荧光传感器检测土壤中的Hg~(2+)

基于脱氧鸟苷(G)与荧光染料发生光诱导电子转移,以及Hg2+与胸腺嘧啶(T)形成"T-Hg2+-T"结构的原理,建立一种简单、灵敏的荧光传感器检测土壤中Hg2+。实验考察了FAM标记的凝血酶适配体与其含G碱基互补DNA浓度比、互补DNA序列长度、稳定时间等因素对检测灵敏度的影响。在优化实验条件下,方法的线性范围为5.0×10-11~5.0×10-9 mol/L,检出限可达0.02nmol/L。Ca2+、Mg2+等常见阳离子对Hg2+的检测不产生干扰,方法具有良好的选择性。该传感方法无需使用有机染料或纳米材料作荧光猝灭剂,降低了实验成本,简化了操作过程。     

检测痕量Hg~(2+)的DNA电化学生物传感器

通过自组装方法将修饰有二茂铁基团的富T序列DNA分子(DNA-Fc)固定在金电极表面,得到了一种基于DNA修饰电极的电化学汞离子(Hg2+)传感器.当溶液中有Hg2+存在时,Hg2+可与修饰电极上DNA的T碱基发生较强的特异结合,形成T-Hg2+-T发卡结构,使DNA分子构象发生改变,其末端具有电化学活性的二茂铁基团远离电极表面,电化学响应随之发生变化.示差脉冲伏安法(DPV)结果显示:DNA末端二茂铁基团的还原峰在0.26V(vs饱和甘汞电极(SCE))附近,峰电流随溶液中Hg2+浓度的增加而降低;Hg2+浓度范围在0.1nmol·L-1-1μmol·L-1时,电流相对变化率与Hg2+浓度的对数呈现良好的线性关系.该修饰电极对Hg2+的检测限为0.1nmol·L-1,可作为痕量Hg2+检测的电化学生物传感器.干扰实验也表明,该传感器对Hg2+具有良好的特异性与灵敏度.     

基于金纳米粒子的动态光散射法检测溶液中的汞离子

发展了种基于汞离子(Hg2+)适配体(Aptamer)免标记金纳米粒子的动态光散射(DLS)法,用于灵敏、选择性的检测溶液中的Hg2+。Aptamer 5’-TTTCTTCTTTCTTCCCCCCTTGTTTGTTGTTT-3’与Hg2+的特异性结合使金纳米粒子失去保护,在含有100 mmol/L NaCl的缓冲溶液中发生聚集,金纳米粒子的平均水合粒径变大。在pH=7.43,110 nmol/L Aptamer,100 mmol/L NaCl,Hg2+与Probe DNA孵育时间为30 min的实验条件下,金纳米粒子水合粒径的变化值("D)与Hg2+的浓度成正比。检出Hg2+的线性范围为0.1 nmol/L~5μmol/L,检出限达0.1 nmol/L。湖水及矿泉水两种水样加标实验表明本方法能够用于实际水样中Hg2+的检测。     

基于寡核苷酸链的汞离子荧光生物传感器

基于G-四链体结构和卟啉类化合物N-甲基卟啉二丙酸IX(NMM)结合产生强烈的荧光,利用T-Hg(Ⅱ)-T错配对汞离子(Hg2+)的特异性识别,建立了一种简单、灵敏、高效的Hg2+检测新方法.在富含鸟嘌呤(G)寡核苷酸链中,引入了大量胸腺嘧啶(T).在没有Hg2+存在时,可以自发形成G-四链体结构,与NMM结合产生强烈的荧光;在Hg2+存在时,可与另一条富含T序列的互补链通过T-Hg(Ⅱ)-T特异性结合,形成双链DNA分子,从而导致G-四链体结构不能产生.优化后最佳实验条件为:缓冲溶液的pH=6.7,20 mmol/LKCl,2.5 μmol/L NMM,反应时间为2h.在优化条件下,体系的荧光强度变化值与Hg2+浓度呈现良好的线性关系,线性范围为50～ 1000 nmol/L,检出限为22.8 nmol/L(30).此生物荧光传感器对Hg2+具有良好的选择性.实际水样中Hg2+的加标回收率为106.1％ ～ 107.8％,可以满足实际水样品中Hg2+的检测要求.     

荧光碳量子点的绿色合成及高灵敏高选择性检测汞离子

本实验以苹果汁为原料,通过一步水热法合成得到了水溶性好及稳定性高的蓝色荧光碳量子点。研究发现Hg2+对碳量子点荧光有良好的猝灭作用,从而建立了一种快速检测Hg2+的新方法。实验发现在pH 7.0磷酸盐缓冲介质中碳量子点荧光猝灭强度与Hg2+浓度在5~100 nmol/L和1~50μmol/L范围内呈线性关系,检出限为2.3 nmol/L(S/N=3)。本方法可用于实际水样中Hg2+的测定。     

一种用于水样检测的快速汞离子荧光传感器

在440 nm激发波长下,核黄素水溶液在525 nm处能够产生荧光,汞离子(Hg2+)存在时其荧光被猝灭,基于此开发了一种用于水样中Hg2+浓度快速检测的荧光传感器。该传感器对Hg2+的检测线性范围是50 nmol/L～50μmol/L,检出限是8.0 nmol/L,响应迅速(约1 min),对其他金属离子具有很好的选择性,将其应用于湖水中Hg2+检测结果满意。     

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。     

Turn-on型汞(Ⅱ)荧光探针的制备及性能研究

以罗丹明B为识别基团,设计并合成了一种Turn-on型Hg2+荧光探针1,与Hg2+络合后荧光显著增强,溶液颜色由浅黄色变为粉色,从而实现了对Hg2+的快速检测。Hg2+含量在1~7μmol/L范围内,580 nm处荧光强度与Hg2+浓度呈良好的线性关系(R=0.9982)。探针1对Hg2+的检出限为34 pmol/L,常见的其它8种金属离子的存在对Hg2+的检测无明显干扰。     

基于滚环扩增及串联G-四链体-血红素DNA酶的高灵敏“Turn-on”型Hg~(2+)传感器研究

以聚苯乙烯微球为载体,利用滚环放大技术,发展了一种以串联G-四链体-血红素DNA酶催化及T-Hg~(2+)-T特异识别为基础的"Turn-on"型Hg~(2+)高灵敏生物传感器,用于尿液样本中Hg~(2+)的高效检测。通过链霉亲和素和生物素的特异性结合,将富T生物素化Hg~(2+)捕获探针固定至微球表面,当Hg~(2+)存在时,通过形成T-Hg~(2+)-T结构将含有G-四链体互补序列的环化单链DNA序列捕获至微球表面,滚环扩增后在微球表面产生大量包含串联G-四链体的DNA序列。当氯化血红素(Hemin)插入G-四链体后,形成具有增强催化活性的G-四链体-hemin DNA酶,可催化ABTS和H_2O_2反应形成ABTS~(·+),在420 nm处具有最大吸收。考察了多种因素对检测体系的影响,在最优实验条件下,此方法对Hg~(2+)的线性检测范围为0.4~100 pmol/L,检出限为0.3pmol/L(S/N=3),回归方程为△A_(420 nm)=0.1+0.0019C_(Hg~(2+))(pmol/L)。当共存离子大量存在时,传感器对Hg~(2+)仍然具有高的选择性。应用于尿液样品中Hg~(2+)检测,加标回收率为94.0%~106.0%,相对标准偏差(RSD)为1.4%~2.6%。此方法具有良好的选择性、灵敏度及抗干扰能力,可用于复杂样品中Hg~(2+)的检测。     

基于DNAzyme与铀特异性反应的共振光散射法检测铀

建立了基于铀特异性DNA酶-Au NPs检测UO22+的共振光散射新方法。在p H 4.5的10 mmol/L MES缓冲溶液中,铀特异性DNA酶在铀作为辅助因子的条件下发生自身断链反应,释放出ss DNA,吸附在Au NPs表面,阻止Au NPs在高浓度盐下聚集,使体系的共振光散射强度降低。在2.08×10-9~2.00×10-8mol/L范围内,散射光强度的改变值与UO22+浓度呈良好线性关系,回归方程为ΔI=59.45+14761 c(μmol/L),r=0.9852,检出限为6.23×10-10mol/L,加标回收率为95.0%~106.5%,相对标准偏差为(RSD)1.9%~9.1%,方法成功用于实际样品检测。