一种基于气压变化即时检测汞离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于气压变化即时检测汞离子的方法，将生物素化的DNA1修饰在链霉亲和素化的磁珠表面；将巯基化的DNA2固定在铂纳米颗粒表面；当存在汞离子时，通过DNA1、DNA2、Hg

A Method for Instant Detection of Mercury Ions Based on Pressure Change

The invention discloses a method for instant detection of mercury ion based on pressure change, which modifies biotinylated DNA 1 on the surface of streptavidin-modified magnetic beads, fixes mercaptogenic DNA 2 on the surface of platinum nanoparticles, and passes through DNA 1, DNA 2 and Hg when Mercury Ion exists.

【技术实现步骤摘要】
一种基于气压变化即时检测汞离子的方法
本专利技术属于重金属离子检测
，具体涉及一种基于气压变化简单、灵敏的即时检测重金属汞离子的方法。
技术介绍
汞离子作为剧毒重金属离子之一对人类健康与环境污染造成严重危害，痕量的汞能诱发各种疾病例如DNA损伤、脑损伤、器官功能损坏和免疫失调破坏稳态等。我国生活饮用水中汞的限值为1μg/L，当人体中汞离子的浓度达到0.5～1.0μg/L时，人体就会出现明显的中毒症状。在当今社会，随着工业与农业的发展，汞离子的污染越来越严重。由于二价汞离子的高水溶性与不可降解的特点，使得二价汞离子成为汞污染的主要形式。因此，迫切需要开发简单、快速、灵敏检测汞离子的方法(Elizabeth,M.N.,StephenJ.L.Toolsandtacticsfortheopticaldetectionofmercuricion.Chem.Rev.2008.108,3443-3480.)。汞离子检测传统的方法有电感耦合等离子质谱法、原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等，主要利用汞蒸气进行汞离子检测。如今，研究者发现DNA中的胸腺嘧啶(T碱基)与汞离子可形成稳定的T-Hg2+-T结构，且稳定性远远高于T碱基与鸟嘌呤(A碱基)的互补作用。基于此，利用DNA序列与汞离子作用的一系列新方法来实现汞离子的检测，主要包括荧光法、电化学方法、表面增强拉曼散射及化学发光法等。这些方法虽然各具优点，但在实际使用中仍存在一定的限制，如仪器昂贵、操作复杂、需要专业的技术人员以及灵敏度低等(Ono,A.；Togashi,H.,Highlyselectiveoligonucleotide-basedsensorformercury(ii)inaqueoussolutions.Angew.Chem.,Int.Ed.2004.43,4300-4302.)。近年来，由于仪器便携、操作简单、信号输出快速等特点，即时检测法受到研究者的广泛关注。例如应用血糖仪、气压计、比色法等。其中，比色法是最常用的方法。但是对于一些定量检测，比色法受到灵敏度限制且需要大型仪器的辅助。而气压是一个熟悉、但未被充分利用的物理参数，它同样可以作为一种信号输出，用于生物传感器的构建当中。
技术实现思路
为了克服现有技术中成本较高、操作复杂、实用性不强等缺陷，本专利技术提供了一种基于铂纳米颗粒的催化作用简单、快速、即时灵敏检测汞离子的方法。本专利技术实现上述目的所采用的技术方案由下述步骤组成：1、将链霉亲和素化的磁珠与生物素化的DNA1反应，制备磁珠/Bio-DNA1复合物。2、将铂纳米颗粒与巯基化的DNA2反应，制备铂/SH-DNA2复合物。3、将不同浓度的汞离子标准样品、磁珠/Bio-DNA1复合物与铂/SH-DNA2复合物进行杂交，杂交产物分别与双氧水在常温、密闭条件下进行反应，反应完后，分别检测反应体系的气压；以汞离子的浓度为横坐标，对应反应体系的气压为纵坐标，绘制汞离子浓度随气压变化的标准曲线，获得标准曲线的线性方程。4、将磁珠/Bio-DNA1复合物与铂/SH-DNA2复合物进行杂交。5、将待测汞离子样品、磁珠/Bio-DNA1复合物与铂/SH-DNA2复合物进行杂交；6、将步骤4和步骤5的杂交产物分别与双氧水在常温、密闭条件下进行反应，反应完后，分别检测反应体系的气压；若步骤5的杂交产物与双氧水反应后的体系相对于步骤4的杂交产物与双氧水反应后的体系气压没有变化，说明待测汞离子样品中没有汞离子存在；若步骤5的杂交产物与双氧水反应后的体系相对于步骤4的杂交产物与双氧水反应后的体系气压增加，说明待测汞离子样品中存在汞离子，根据步骤3的线性方程计算待测汞离子样品中汞离子的浓度。上述生物素化的DNA1的序列为5’-Bio-CCCCCCTGCTTGCTA-3’。上述巯基化的DNA2的序列为5’-SH-CCCCCTAGCTTGCTG-3’。上述的汞离子标准样品的浓度为10pmol/L～100nmol/L，所述的汞离子标准样品为硝酸汞水溶液。本专利技术基于铂纳米颗粒对双氧水的催化作用与T-Hg2+-T的特异性，构建了一种即时检测汞离子的新策略。首先，将生物素化的DNA1修饰在链霉亲和素化的磁珠表面；其次，将巯基化的DNA2固定在铂纳米颗粒表面；然后当存在汞离子时，通过DNA1、DNA2、Hg2+形成T-Hg2+-T结构，从而将铂纳米颗粒富集在磁珠表面。通过磁性分离之后，多余的铂纳米颗粒被去除；最后，加入双氧水时，利用铂纳米颗粒的催化作用，双氧水分解产生氧气，体系气压发生变化，通过一个便携性的气压计检测气压。汞离子的加入会使气压变化值较大，基于此，实现汞离子的即时检测。本专利技术检测方法过程简单，易于操作，且所用仪器价格低廉、微型化，环境友好、经济实用性强、灵敏度高，为即时检测生活饮用水、环境污染中汞离子浓度提供了新思路与新方法。附图说明图1是汞离子浓度随气压变化的标准曲线图。图2是汞离子的存在对反应体系气压的影响。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1以检测汞离子为例，本实施例的检测方法由以下步骤实现：1、取16μL10μg/μL链霉亲和素化的磁珠(MBs，由Sigma-Aldrich提供)，用0.1mol/LpH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液(含0.1mol/LKCl)清洗3次，然后将清洗干净的链霉亲和素化的磁珠加入153.6μL0.1mol/LpH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液(含0.1mol/LKCl)中，并加入6.4μL10μmol/L生物素化的DNA1(由SangonBiotechCo.提供，其序列为：5’-Bio-CCCCCCTGCTTGCTA-3’)，于37℃下震荡30分钟，然后通过磁性分离的方法洗涤除去没有连接到磁珠表面的DNA1，所用的洗涤液为pH＝7.4(含1％吐温-20)2×柠檬酸钠缓冲溶液(SSC)，得到磁珠/Bio-DNA1复合物；将得到的磁珠/Bio-DNA1复合物用0.1mol/LpH＝7.4磷酸盐缓冲溶液定容至160μL，记为MBs/Bio-DNA1溶液，置于冰箱中4℃保存备用。2、将1.63mL19.3mmol/L的氯铂酸水溶液与14.1mL柠檬酸钠水溶液(含11.1mg柠檬酸钠)混合，之后逐滴加入1.75mL硼氢化钠水溶液(含7.3mg硼氢化钠)，室温搅拌30分钟，离心洗涤三次，得到铂纳米颗粒(PtNPs)。将所得铂纳米颗粒和8μL100μmol/L巯基化的DNA2(由SangonBiotechCo.提供，其序列为：5’-SH-CCCCCTAGCTTGCTG-3’)加入pH＝7.42×SSC中，使铂纳米颗粒和巯基化的DNA2的浓度分別为0.4μmol/L和4μmol/L，于30℃下震荡孵育24小时，用高速冷冻离心机离心洗涤3次，得到铂/SH-DNA2复合物；将得到的铂/SH-DNA2复合物用pH＝7.42×SSC定容至200μL，记为PtNPs/SH-DNA2溶液，置于冰箱中4℃保存备用。3、将5μL硝酸汞水溶液与10μLMBs/Bio-DNA1溶液、2.5μLPtNPs/SH-DNA2溶液混合，并用pH＝7.42×SSC定容至20μL，控制体系中汞离子的浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气压变化即时检测汞离子的方法，其特征在于它由下述步骤组成：(1)将链霉亲和素化的磁珠与生物素化的DNA1反应，制备磁珠/Bio‑DNA1复合物；(2)将铂纳米颗粒与巯基化的DNA2反应，制备铂/SH‑DNA2复合物；(3)将不同浓度的汞离子标准样品、磁珠/Bio‑DNA1复合物与铂/SH‑DNA2复合物进行杂交，杂交产物分别与双氧水在常温、密闭条件下进行反应，反应完后，分别检测反应体系的气压；以汞离子的浓度为横坐标，对应反应体系的气压为纵坐标，绘制汞离子浓度随气压变化的标准曲线，获得标准曲线的线性方程；(4)将磁珠/Bio‑DNA1复合物与铂/SH‑DNA2复合物进行杂交；(5)将待测汞离子样品、磁珠/Bio‑DNA1复合物与铂/SH‑DNA2复合物进行杂交；(6)将步骤(4)和步骤(5)的杂交产物分别与双氧水在常温、密闭条件下进行反应，反应完后，分别检测反应体系的气压；若步骤(5)的杂交产物与双氧水反应后的体系相对于步骤(4)的杂交产物与双氧水反应后的体系气压没有变化，说明待测汞离子样品中没有汞离子存在；若步骤(5)的杂交产物与双氧水反应后的体系相对于步骤(4)的杂交产物与双氧水反应后的体系气压增加，说明待测汞离子样品中存在汞离子，根据步骤(3)的线性方程计算待测汞离子样品中汞离子的浓度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于气压变化即时检测汞离子的方法，其特征在于它由下述步骤组成：(1)将链霉亲和素化的磁珠与生物素化的DNA1反应，制备磁珠/Bio-DNA1复合物；(2)将铂纳米颗粒与巯基化的DNA2反应，制备铂/SH-DNA2复合物；(3)将不同浓度的汞离子标准样品、磁珠/Bio-DNA1复合物与铂/SH-DNA2复合物进行杂交，杂交产物分别与双氧水在常温、密闭条件下进行反应，反应完后，分别检测反应体系的气压；以汞离子的浓度为横坐标，对应反应体系的气压为纵坐标，绘制汞离子浓度随气压变化的标准曲线，获得标准曲线的线性方程；(4)将磁珠/Bio-DNA1复合物与铂/SH-DNA2复合物进行杂交；(5)将待测汞离子样品、磁珠/Bio-DNA1复合物与铂/SH-DNA2复合物进行杂交；(6)将步骤(4)和步骤(5)的杂交产物分别与双氧水在常温、密闭条件下进行反应，反应完后，分别检测反应体系的气压；若步骤(5)的杂交产物与双氧水反应后...

【专利技术属性】
技术研发人员：金燕，雷敬，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61