一种核酸纳米酶的制备方法及传感应用技术

本发明专利技术公开了一种核酸纳米酶的制备方法及传感应用。本研究通过高温一步自组装的方法合成了两种核酸纳米酶，分别是单链核酸纳米酶和双链核酸纳米酶。单链核酸纳米酶是通过核酸序列为模板，加入金属盐溶液，在高温条件下孵育几分钟获得；双链双链核酸纳米酶是在单链核酸纳米酶的基础上增加一条杂交互补核酸序列，通过高温退火获得。该核酸纳米酶不仅具有类过氧化物酶活性，同时具有酶活可调控性，即通过对核酸序列、反应浓度、银铂比、孵育温度和孵育时间等反应条件优化，实现核酸纳米酶的酶活调控；还将双链核酸纳米酶利用到重金属离子的特异性传感检测中。异性传感检测中。异性传感检测中。

【技术实现步骤摘要】
一种核酸纳米酶的制备方法及传感应用


[0001]本专利技术属于材料合成领域，具体涉及一种核酸纳米酶的制备方法及传感应用。

技术介绍

[0002]天然酶因其高效、专一的催化特性被广泛应用在化学和生化反应，但天然酶制备、纯化过程复杂，酶活性受环境影响，进而限制了其在更多领域中应用。纳米酶是一类具有类酶活性的纳米材料，它们表现出类似天然酶的酶促反应动力学和催化机理，具有稳定性好、成本低和易于制备等优点，是天然酶的等效替代品。自2007年阎锡蕴院士首次发现Fe3O4纳米颗粒具有类过氧化物酶活性以来，包括贵金属、金属氧化物、金属硫化物、金属有机框架和碳纳米材料等数百种具有类酶催化活性的纳米材料被发现。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开一种单链核酸纳米酶，以核酸序列作为模板，加入金属盐溶液，通过高温一步自组装的方法合成单链核酸纳米酶；所述单链核酸纳米酶具有类过氧化物酶活性，且酶活可调。
[0004]所述核酸序列为特定碱基的寡核苷酸序列；所述寡核苷酸序列为SEQ ID NO.1，所示序列为：5
’‑
CCCCCTAACTCCCCC
‑3’
；所述金属盐溶液为银盐和铂盐；所述高温一步自组装的方法是在高温条件下短时孵育；所述酶活可调的条件包括：模板核酸序列、缓冲液、银铂比、孵育温度、孵育时间。
[0005]本专利技术公开一种单链核酸纳米酶的制备方法，包括以下步骤：1）将10
‑
100 μM的核酸模板、0.5
‑
5 mM K2PtCl4、0.5
‑
5 mM AgNO3加入到柠檬酸钠中混匀；2）剧烈震荡1
‑
5 min；3）放入金属浴，70
‑
95 ℃加热，3
‑
20 min。
[0006]优选的，将100 μL 20 μM 模板序列、200 μL 1 mM K2PtCl4和100 μL 1 mM AgNO3加入到600 μL的10 mM柠檬酸钠中，剧烈震荡1 min后，放入金属浴95℃加热10 min，得到单链核酸纳米酶。
[0007]本专利技术公开一种双链核酸纳米酶，即在单链核酸纳米酶上增加一条杂交互补核酸序列，通过高温退火形成双链核酸纳米酶；所述双链核酸纳米酶具有类过氧化物酶活性，且酶活可调。
[0008]所述单链核酸纳米酶是以SEQ ID NO.19为模板生成的纳米酶，序列为：5
’‑
CCCCCTTAATCCCCCTATAATAAATTTTAAATATTATTTATTAAT
‑3’
；所述杂交互补核酸序列是SEQ ID NO.37，序列为：5
’‑
ATTAATAAATAATATTTAAAATTTATTATAGGGGATTAAGGG
‑3’
。
[0009]本专利技术公开一种双链核酸纳米酶的制备方法，包括以下步骤：
1）将10
‑
100 μM的核酸模板、0.5
‑
5 mM K2PtCl4、0.5
‑
5 mM AgNO3加入到柠檬酸钠中混匀；2）剧烈震荡1
‑
5 min；3）放入金属浴，70
‑
95 ℃加热，3
‑
20 min；4）离心收集上清，加入10
‑
100 μM的杂交互补核酸序列，高温退火。
[0010]优选的，将100 μL 20 μM 模板序列、200 μL 1 mM K2PtCl4和100 μL 1 mM AgNO3加入到600 μL的10 mM柠檬酸钠中，剧烈震荡1 min后，放入金属浴95℃加热10 min，得到单链核酸纳米酶；13500 rpm 10 min离心收集900 μL上清液，随后加入100 μL 20 μM 杂交互补核酸序列，95℃ 2 min，缓慢冷却至30℃，制得双链核酸Ag@Pt纳米酶。
[0011]本专利技术公开一种铅离子检测方法，包括以下步骤：1）利用上述双链核酸纳米酶的制备方法制备具有铅离子特异性的双链核酸纳米酶；2）上述双链核酸纳米酶与等体积的铅离子待测溶液室温下孵育10
‑
40 min；3）通过双链核酸纳米酶的类过氧化物酶活性，催化TMB发生颜色变化，并根据标准曲线判断铅离子浓度。
[0012]所述的铅离子特异性的双链核酸纳米酶是以SEQ ID NO.19为模板的单链核酸纳米酶，在该单链核酸纳米酶上通过高温退火上杂交上互补核酸序列；所述互补核酸序列为SEQ ID NO.41，序列为：5
’‑
ATTAATAAATAATATTTAAAATTTATTATAGGGAGGGTGGGTGGGA
‑3’
。
[0013]所述铅离子检测方法在食品安全铅离子检测试剂盒中的应用。
[0014]如上所述的双链核酸纳米酶在铅离子检测中的应用。
[0015]本专利技术提供一种核酸纳米酶合成方法，在类过氧化物纳米酶合成中的应用。
[0016]借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及有益效果：本专利技术公开了一种酶活可调的核酸纳米酶的制备方法及应用。本研究通过高温一步自组装的方法合成了两种核酸纳米酶，一种是单链核酸纳米酶，另一种是双链核酸纳米酶。单链核酸纳米酶是通过核酸序列为模板，加入金属盐溶液，在高温条件下孵育几分钟获得；双链双链核酸纳米酶是在单链核酸纳米酶的基础上增加一条杂交互补核酸序列，通过高温退火获得。该核酸纳米酶不仅具有类过氧化物酶活性，同时具有酶活可调控性，即通过对核酸序列、反应条件以及银铂比等反应条件优化实现核酸纳米酶的酶活调控；并将其利用到重金属离子的特异性检测。
[0017]1）高温一步自组装的方法简单、快速、高效，仅通过一步混合高温即可生成单链核酸纳米酶，且该纳米酶的活性与模板序列直接相关；2）通过模板核酸序列、缓冲液、银铂比、孵育温度、孵育时间可以调控单链核酸纳米酶的活性；3）在单链核酸纳米酶的基础上增加杂交互补核酸序列可以增强类过氧化物酶的活性，形成双链核酸纳米酶，且酶活可以通过序列的碱基组成调控；4）通过修改双链核酸纳米酶中的杂交互补核酸序列可以实现Pb
2+
的特异性检测。
附图说明
[0018]图1为单链核酸纳米酶的合成与表征。a) 合成过程；b) ssDNA Ag@Pt纳米酶的紫外吸收光谱，对照组无核酸模板；c) ssDNA Ag@Pt纳米酶催化TMB吸光谱。
[0019]图2为高温一步自组装合成方法与化学还原法生成的纳米酶酶活测定结果。
[0020]图3为不同缓冲液对单链核酸Ag@Pt纳米酶酶活的影响。SSC为柠檬酸盐缓冲液，PBS为磷酸盐缓冲生理盐水，PB磷酸盐缓冲液，MES为2
‑
(N
‑
吗啉)乙磺酸缓冲液，MOPS是丙磺酸缓冲液。
[0021]图4为ssDNA
‑
Ag@Pt 纳米酶的合成条件优化。 a) 不同单链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单链核酸纳米酶，其特征在于，以核酸序列作为模板，加入金属盐溶液，通过高温一步自组装的方法合成单链核酸纳米酶；所述单链核酸纳米酶具有类过氧化物酶活性，且酶活可调。2.根据权利要求1所述的单链核酸纳米酶，其特征在于，所述核酸序列为特定碱基的寡核苷酸序列；所述寡核苷酸序列为SEQ ID NO.1，序列如5
’‑
CCCCCTAACTCCCCC
‑3’
所示；所述金属盐溶液为银盐和铂盐；所述高温一步自组装的方法是在高温条件下短时孵育；所述酶活可调的条件包括：模板核酸序列、缓冲液、银铂比、孵育温度、孵育时间。3.根据权利要求1所述的单链核酸纳米酶的制备方法，包括以下步骤：1）将10
‑
100 μM的核酸模板、0.5
‑
5 mM K2PtCl4、0.5
‑
5 mM AgNO3加入到柠檬酸钠中混匀；2）剧烈震荡1
‑
5 min；3）放入金属浴，70
‑
95 ℃加热，3
‑
20 min。4.一种双链核酸纳米酶，其特征在于，在权利要求1的单链核酸纳米酶上增加一条杂交互补核酸序列，通过高温退火形成双链核酸纳米酶；所述双链核酸纳米酶具有类过氧化物酶活性，且酶活可调。5.根据权利要求4所述的双链核酸纳米酶，其特征在于，所述单链核酸纳米酶是以SEQ ID NO.19为模板生成的纳米酶，序列如5
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CCCCCTTAATCCCCCTATAATAAATTTTAAATATTATTTATTAAT
‑3’
所示；所述杂交互补核酸序列是SEQ ID NO.37，序列如5
’‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：许文涛，杜再慧，王鹏飞，朱龙佼，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：