一种核酸适体及调节核酸适体信号强度的方法和应用技术

本发明专利技术属于生物传感器技术领域，特别是指一种核酸适体及调节核酸适体信号强度的方法和应用。利用金属增强荧光效应以及双链DNA捕获银离子更强的优点，设计了一种高灵敏的荧光增强型适体传感器来检测银离子。将含有不同碱基A的核酸适体修饰在纳米金的表面，并加入标记有荧光基团的互补链，构成用于检测银离子浓度的工作溶液。实际实验结果表明当碱基A的长度为8nm，银离子浓度的线性检测范围为694‑6940pmol/L，检出限为694pmol/L。该传感器为检测实际水环境中的银离子浓度提供了应用基础。

【技术实现步骤摘要】
一种核酸适体及调节核酸适体信号强度的方法和应用
本专利技术属于生物传感器
，特别是指一种核酸适体及调节核酸适体信号强度的方法和应用。
技术介绍
银具有对光特别敏感的特性，被广泛应用于医疗、电子、成像等领域。但银离子所带来的危害也不容忽视的问题，它可通过河流灌溉系统和海水养殖，在动植物体内积累银离子，最后通过食物链进入人体体内，与人体内的蛋白质、酶发生相互作用，严重威胁人类的身体健康。因此研究一种高灵敏、快速检测银离子浓度的方法对保护人类的生命健康起着重要的作用。荧光分析技术具有灵敏度高、特异性强、响应速度快等优点，被广泛的用于重金属离子浓度的检测。自从one等人发现银离子与碱基对的相互作用以后，研究者开始利用核酸适体对重金属离子的特异性以及荧光分析技术的优点来检测银离子浓度。HuaLv等人基于氧化石墨烯和银离子的核酸适体设计了一种双输出的荧光逻辑门来检测银离子，检出限为10nmol/L。KimberlyKleinke等人利用Tb3+对DNA的敏感性，设计了一种无标记荧光适体传感器来实现银离子浓度的检测，检出限为57.6nmol/L。KeMa等人利用AIE活性荧光探针和含有多个胞嘧啶的DNA的来检测Ag+，该传感器的检出限为155nmolL−1。虽然荧光适体传感器能检测纳摩尔级别的银离子浓度，但是为了进一步提高传感器的灵敏度，人们对金属增强荧光效应（MEF）进行了深入研究。金属增强荧光是指具有特殊形貌、尺寸的金属结构能使位于其邻近的荧光分子的荧光信号得到增强的现象。其增强程度受金属纳米结构局域表面等离子体共振波长及荧光基团与纳米结构距离（d）的影响。NingSui等利用SiO2作为隔离层来控制纳米银与Cy3之间的距离，实现银离子的灵敏性检测，检测范围为4~20nmol/L。ZhenpengZhou等利用含T碱基核酸适体作为隔离层，调节AgNPs与FAM的距离来实现金属增强荧光效应，此传感器能检测1nmol/L的Hg2+。以上研究者分别用不同的方法控制隔离层的厚度来实现金属增强荧光效应，提高传感器的灵敏度。但是SiO2是无机材料不具有选择性，在制备适配体过程中具有局限性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术利用碱基作为隔离层既具有DNA分子生物相容性高隔离层厚度容易控制的优点，又结合了核酸适体对金属离子的特异性，公开了一种核酸适体及调节核酸适体信号强度的方法和应用。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种调节核酸适体信号强度的方法，通过调节核酸适体的荧光基团与纳米金之间的碱基A的数量实现对核酸适体信号强度的调节。上述的方法在调节核酸适体上的荧光基团与纳米金之间的距离上的应用。利用上述方法设计的核酸适体，所述核酸适体序列如SEQIDNo.1、SEQIDNo.3、SEQIDNo.4、SEQIDNo.5或SEQIDNo.6所示，其5'端修饰有-SH。上述的核酸适体在制备检测银离子的荧光增强型适体传感器中的应用，步骤如下：（1）将核酸适体加入到TCEP溶液中，配制核酸适体的TCEP溶液；（2）向步骤（1）的核酸适体的TCEP溶液中加入纳米金溶液，振荡培养后加入NaCl溶液，继续培养，得混合溶液；（3）将经步骤（2）处理的混合溶液离心并去除上清液，加入Tris-CH3COOH溶液和FAM-HDNA溶液，即得用于检测银离子的荧光增强型适体传感器工作溶液。所述步骤（1）中核酸适体序列如SEQIDNo.1所示；核酸适体的TCEP溶液的浓度为5μmol/L。所述步骤（2）中纳米金溶液的浓度为0.05mg/mL，纳米金的直径为40nm，核酸适体与纳米金的体积比为1：（0.25-0.4）。所述步骤（2）中NaCl溶液的终浓度为0.1mol/L的NaCl，振荡培养的条件为37℃培养10-12小时。所述步骤（3）中FAM-HDNA序列如SEQIDNo.2所示，其3'端修饰有FAM荧光基团。所述步骤（3）中Tris-CH3COOH溶液的浓度为10mmol/L、用量为600μL；FAM-HDNA溶液的浓度为5μmol/L、用量为20μL。利用上述方法所制备的荧光增强型适体传感器在检测水环境中的银离子浓度中的应用。本专利技术具有以下有益效果：1、本申请通过添加不同数目的碱基A来控制纳米金与荧光基团之间的距离，实现金属增强荧光效应，提高传感器的灵敏度；根据金属与碱基的相互作用，利用双链核酸适体作为捕获基团来识别银离子，提高传感器的特异性，获得一种高灵敏检测银离子浓度的荧光适体传感器。2、本申请还将含有不同碱基A的核酸适体修饰在纳米金的表面，并加入标记有荧光基团的互补链，构成用于检测银离子浓度的工作溶液。当不存在银离子时，两条核酸适体处于游离状态；当存在银离子时，两条核酸适体会通过C-Ag+-C形成双螺旋结构，此时FAM会引到纳米金的附近，通过控制碱基A的数目可以调节纳米金与FAM之间的距离，使得FAM的荧光通过纳米金的表面等离子共振效应得到增强。实验结果表明当碱基A的长度为8nm，银离子浓度的线性检测范围为694-6940pmol/L，检出限为694pmol/L。该传感器为检测实际水环境中的银离子浓度提供了应用基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为荧光增强型适体传感器检测银离子浓度原理图。图2为荧光增强型适体传感器的可行性分析图。图3为优化隔离层厚度示意图，其中左图a为纳米金与荧光基团在不同隔离层厚度下Au/ployAn-aptamer/FAM-HDNA/10nmol/LAg+溶液的荧光光谱图；右图b为不同隔离层厚度的Au/ployAn-aptamer/FAM-HDNA/10nmol/LAg+与荧光强度之间的折线图。图4为AuNPs和aptamer的不同浓度比对应的荧光强度图，其中左图a为工作溶液中含有不同体积比的AuNPs和aptamer时的荧光光谱图；右图b为不同体积比的Au:aptamer与荧光强度之间的折线图。图5为不同PH对荧光信号强度的影响图，其中左图a为工作溶液在不同pH时的荧光光谱图；右图b为不同pH与荧光强度之间的折线图。图6为检测不同浓度的银离子结果图，其中a为工作溶液中加入不同浓度Ag+时的荧光光谱图；b为不同浓度Ag+与荧光强度之间的折线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例（1）仪器与试剂HZQ-F200振荡培养箱（北京东联哈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调节核酸适体信号强度的方法，其特征在于：通过调节核酸适体与纳米金之间的ployA的数量实现对核酸适体信号强度的调节。/n

【技术特征摘要】
20200609 CN 202010517779X1.一种调节核酸适体信号强度的方法，其特征在于：通过调节核酸适体与纳米金之间的ployA的数量实现对核酸适体信号强度的调节。


2.权利要求1所述的方法在调节核酸适体上的荧光基团与纳米金之间的距离上的应用。


3.利用权利要求1所述的方法设计的核酸适体，其特征在于：所述核酸适体序列如SEQIDNo.1、SEQIDNo.3、SEQIDNo.4、SEQIDNo.5或SEQIDNo.6所示，其5'端修饰有-SH。


4.权利要求3所述的核酸适体在制备检测银离子的荧光增强型适体传感器中的应用，其特征在于，步骤如下：
（1）将核酸适体加入到TCEP溶液中，配制核酸适体的TCEP溶液；
（2）向步骤（1）的核酸适体的TCEP溶液中加入纳米金溶液，振荡培养后加入NaCl溶液，继续培养，得混合溶液；
（3）将经步骤（2）处理的混合溶液离心并去除上清液，加入Tris-CH3COOH溶液和FAM-HDNA溶液，即得用于检测银离子的荧光增强型适体传感器工作溶液。


5.根据权利要求4所述的用于检测银离子的荧光增强型适体传感器的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜利英，任林娇，张培，秦自瑞，张吉涛，陈凤华，程学瑞，何保山，罗俊霞，刘春秀，李志刚，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41