一种氰根离子的快速检测方法技术

本发明专利技术公开了一种氰根离子的快速检测方法。通过对DNA‑铜纳米颗粒(DNA‑CuNPs)与荧光染料分子光学相互作用的研究，我们发现CuNPs能够高效熄灭DNA嵌入性染料EBMVC‑B的荧光，并且CuNPs能够被氰根离子(CN‑)快速刻蚀，实现荧光恢复，该过程可以在几秒钟内完成；实现氰根离子的快速荧光分析检测。结果表明，该方法具有专一性高，灵敏度好，操作简便，经济实用等优点；特别是检测速度快，可以克服由于CN‑半衰期短、而复杂前处理过程或长检测时间带来的误差；实现了实际水样中CN‑的检测和可食性植物组织中CN‑的荧光成像分析。因此，该发明专利技术方法具有原始创新性、良好的社会价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米技术和分析检测领域，涉及基于DNA-铜纳米颗粒的纳米复合探针的构建及利用其检测分析氰根离子的新方法。
技术介绍
氰根离子是一种剧毒阴离子，致命性强。因其以不同的形式广泛存在于人类的生产生活中，如上千种植物甚至是农作物中，工业废水等。不仅如此，含氰根离子复合物多处在复杂环境中，如木薯中的亚麻仁苦苷，经胃酸水解后生成游离的氢氰酸，产生毒性。若发生氰根离子中毒，症状轻者恶心，呕吐，腹泻、头晕，严重者呼吸困难、心跳加快、瞳孔散大，以至昏迷，最后抽搐、休克，因呼吸衰竭而死亡。还可引起甲状腺肿、脂肪肝以及对视神经和运动神经的损害等慢性病变。氰根离子半衰期短，复杂的前处理或长的检测时间会导致分析误差，因而实时快速地检测氰根离子尤为重要。DNA-铜纳米颗粒(DNA-CuNPs)作为一种新兴的纳米材料，其性质与应用研究成为又一个研究热点。DNA-CuNPs合成简单，在常温常压下即可完成；合成速度快，仅需几分钟反应时间；操作简单，只需要对铜离子和还原剂简单混和，无需剧烈搅拌或其它处理；相对与其它重金属纳米材料，DNA-CuNPs具有低毒、“绿色”环保等优势，在生化分析应用中展现出很好的潜力。本专利技术通过对DNA-CuNPs与荧光染料分子光学作用的研究，我们发现CuNPs能够高效熄灭DNA嵌入性染料EBMVC-B的荧光，并且CuNPs能够被氰根离子(CN-)快速刻蚀，实现荧光恢复，该过程可以在几秒钟内完成；其信号转换具有高度的poly(AT/TA)的双链DNA序列依赖性。基于此，本专利技术提出了一种CN-的快速检测方法，以poly(AT/TA)的双链DNA序列为模板，并嵌入EBMVC-B和原位合成CuNPs，在CN-作用下，荧光快速产生。结果表明，该方法具有专一性高，灵敏度好，操作简便，经济实用等优点；特别是检测速度快，可以克服由于CN-半衰期短、而复杂前处理过程或长检测时间带来的误差；实现了实际水样中CN-的检测和可食性植物组织中CN-的荧光成像分析。因此，该专利技术方法具有原始创新性、良好的社会价值和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服CN-半衰期短、而复杂前处理过程或长检测时间带来的误差，结合DNA-CuNPs的合成与性能优势，构建一种纳米复合探针，发展一种快速的氰根离子荧光检测新方法。本方法用于氰根离子的检测，具有简单方便，响应快速，成本低廉，特异性好等优点，有良好的社会价值和应用前景。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种氰根离子的快速检测方法，在双链DNA序列上嵌入EBMVC-B染料、并原位合成铜纳米颗粒，荧光熄灭，构成复合纳米探针；再加入氰根离子之后，铜纳米颗粒被快速刻蚀，EBMVC-B的荧光恢复，在几秒钟内完成，实现氰根离子的快速荧光分析检测。所述的检测方法，在MOPS缓冲溶液中加入双链DNA序列和EBMVC-B染料，摇晃混匀，使EBMVC-B与DNA充分作用，嵌入到DNA上；再向上述溶液中加入铜离子溶液和还原剂抗坏血酸钠，铜离子在DNA上被还原，原位生成铜纳米颗粒，淬灭EBMVC-B染料的荧光；最后加入待检测的含有氰根离子的样品；根据荧光强度对CN-实现定性与定量检测。所述的检测方法，所述MOPS缓冲溶液中MOPS的浓度为5-50mM，含50-250mM氯化钠，所述MOPS缓冲溶液的pH值为7.5-8.5。所述的检测方法，缓冲液中双链DNA的浓度为50-500nM，EBMVC-B染料的浓度为250-2500nM。所述EBMVC-B染料与双链DNA序列的摩尔比例为5:1。所述的检测方法，所述双链DNA序列为poly(AT/TA)的双链DNA序列，长度为12-28碱基。所述的检测方法，所述poly(AT/TA)的双链DNA的序列优选:5′-ATATATATATATATATATATATAT-3′3′-TATATATATATATATATATATATA-5′。使用时是单链的polyAT，自动配对成双链。所述的检测方法，缓冲液中铜离子的浓度为10-200μM，抗坏血酸钠的浓度为0.5-5mM。所述的检测方法，铜离子溶液为二价铜盐溶液，包括硫酸铜溶液,氯化铜溶液,硝酸铜溶液，醋酸铜溶液中的一种或几种。所述的检测方法，待测样品加入后，以450nm为激发光源，收集500nm-700nm的荧光。所述的检测方法，所述的方法用于检测2.5-20μM氰根离子浓度范围的样品。所述EBMVC-B染料为本实验室合成本专利技术所述poly(AT/TA)的双链DNA序列从生工生物工程(上海)有限公司购买，长度为12-28碱基。本专利技术所述纳米复合探针的合成过程优选：(1)取MOPS缓冲溶液(MOPS 10mM，氯化钠150mM)480μL加入到容积为1.5mL的EP管中；(2)将poly(AT/TA)的双链DNA与EBMVC-B染料加入上述缓冲液，混合摇匀；(3)静置2分钟；(4)加入铜离子和抗坏血酸钠，摇晃混匀后放置2分钟。本专利技术所述的一种氰根离子的快速检测过程优选：(1)在以上述方法合成纳米复合探针之后，加入被检测水样或将纳米复合探针加入待分析的食物样品中；(2)静置1分钟；(3)通过荧光分光光度计或共聚焦荧光显微镜进行荧光信号采集，实现定性或定量分析。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：该方法具有专一性高、灵敏度好、操作简便、条件温和、经济实用等优点；特别是检测速度快，可以克服由于CN-半衰期短、而复杂前处理过程或长检测时间带来的误差；实现了实际水样中CN-的检测和可食性植物组织中CN-的荧光成像分析。因此，该专利技术方法具有原始创新性、良好的社会价值和应用前景。附图说明图1为本专利技术检测原理示意图；图2为实施例1中不同DNA序列用于纳米复合探针的构建及对氰根离子的响应；图3为实施例2中纳米复合探针用于氰根离子检测的可行性分析；图4为实施例3中纳米复合探针用于氰根离子检测的动力学分析；图5为实施例4中纳米复合探针用于氰根离子检测的选择性探究；图6为实施例5中纳米复合探针对不同浓度氰根离子的检测；图7为实施例7中纳米复合探针应用于可食性植物组织中氰根离子检测的荧光成像分析。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，旨在易于理解本专利技术的技术方案特征，对本专利技术的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者是等效替换而形成的技术方案，均落在本专利技术权利保护范围之内。实施例1不同DNA序列用于纳米复合探针的构建及对氰根离子的响应配制制备纳米复合探针所需的溶液：将含相同长度的不同DNA序列干粉加水溶解得10μM的储备溶液，配制50μM的EBMVC-B溶液，配制2mM的硫酸铜(CuSO4)溶液，配制100mM的抗坏血酸钠(C6H7NaO6)溶液，配制10mM的MOPS缓冲液(pH＝7.8)，放置4℃冰箱内待用。(1)取MOPS缓冲液(10mM，pH＝7.8)480μL加入到容积为1.5mL的EP管中；接着加入5μL DNA溶液(10μM)和5μL EBMVC-B染料溶液(50μM)，摇匀并静置2分钟；接着加入5μL的硫酸铜溶液(2mM)和5μL的抗坏血酸钠溶液(100mM)，摇匀，放置2分钟；直接测量并记录各组溶液在激发波长＝450nm，发射波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氰根离子的快速检测方法，其特征在于，在双链DNA序列上嵌入EBMVC‑B染料、并原位合成铜纳米颗粒，荧光熄灭，构成复合纳米探针；在加入氰根离子之后，铜纳米颗粒被快速刻蚀，EBMVC‑B的荧光恢复，在几秒钟内完成，实现氰根离子的快速荧光分析检测。

【技术特征摘要】
1.一种氰根离子的快速检测方法，其特征在于，在双链DNA序列上嵌入EBMVC-B染料、并原位合成铜纳米颗粒，荧光熄灭，构成复合纳米探针；在加入氰根离子之后，铜纳米颗粒被快速刻蚀，EBMVC-B的荧光恢复，在几秒钟内完成，实现氰根离子的快速荧光分析检测。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在MOPS缓冲溶液中加入双链DNA序列和EBMVC-B染料，摇晃混匀，使EBMVC-B与DNA充分作用，嵌入到DNA上；再向上述溶液中加入铜离子溶液和还原剂抗坏血酸钠，铜离子在DNA上被还原，原位生成铜纳米颗粒，淬灭EBMVC-B染料的荧光；最后加入待检测的含有氰根离子的样品；根据荧光强度对CN-实现定性与定量检测。3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述MOPS缓冲溶液中MOPS浓度为5-50mM，含50-250mM氯化钠，所述MOPS缓冲溶液的pH值为7.5-8.5。4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，缓冲液中双链DNA的浓度为50-500nM，EBMVC-B染料的浓度为250-2500nM；所述EBM...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨荣华，卿志和，侯丽娜，朱栎璇，杨盛，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43