一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法，主要包括以下步骤：S1、氨基化玻片；S2、巯基化玻片；S3、制备PCN&AuNPs生物芯片；S4、制备MCH单层结构；S5、芯片固定核酸适配体；S6、检测汞离子。通过本方法制备得到的生物芯片方法简单快捷、成本低、性质稳定，能够做到高通量的检测，同时本发明专利技术使用具有AIE特性的DSAI荧光分子，活性生物探针中与核酸适配体作用形成了具有荧光的DNA序列，提高了传感平台的灵敏度和准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法


[0001]本专利技术涉及汞离子的检测方法，更具体的是涉及一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法。

技术介绍

[0002]随着经济和工业的快速发展，重金属的污染也日益严重，对生态环境、农业的可持续发展、人类健康造成了威胁。重金属通过各种途径广泛存在于人类的生活中，常见的具有显著生物毒性的重金属有铅、汞、镉、砷等，人体长期摄入此类重金属将对健康造成严重威胁。在前述重金属中，汞及其化合物因具有持久性、易迁移性、高度的生物富集性和高生物毒性等特点，对人类健康和生态环境构成了严重威胁。汞在常温下呈液态的金属，易蒸发，主要以汞蒸气形态引起中毒。汞经呼吸道进入人体内蓄积到一定浓度后，对脑组织造成损害，侵害神经系统。因此，发展高灵敏、高特异性的汞离子检测方法对人类的健康和生命安全具有重要的理论意义和实用价值。
[0003]汞离子传统的检测方法主要有原子吸收法、原子荧光光度法、电感耦合等离子体质谱法、比色法等，这些传统的检测方法技术比较成熟、灵敏度高，但是依然存在许多的局限性，比如：仪器价格昂贵，检测时间长，样品处理复杂，操作繁琐，对人员要求高，难以满足对汞离子简便、快速、灵敏的检测需求。除上述传统检测方法之外，发展了一些新型检测方法，包括电化学检测法、酶链免疫法、荧光探针法、离子交换树脂法，其中核酸适配体是通过指数富集的配基系统进化技术从核酸库中筛选出的能特异性与某种目标物结合的寡核苷酸片段。核酸适配体具有稳定的二级结构，是能够与目标物特异性结合的人工合成核酸，适配体与待测目标分子之间存在较大的接触面积，能与待测物紧密结合，所以具有适配体结构的核酸探针都具有良好的识别能力和极高的亲和力，但在应用当中该检测方法的特异性、灵敏性、选择性仍然存在不足。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，现提供一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法。
[0005]金属有机骨架MOF是一类由金属离子和有机配体组成的规则的多孔结晶纳米材料，具有比表面积大、合成可控、化学稳定性好、官能团丰富等特点。MOFs可以通过充当信号探针或作为负载信号探针的载体来转换检测信号，广泛应用在吸附分离、催化、生物医学、和化学传感等众多领域。由于MOFs的固有优势，基于MOFs的生物传感器通常表现出优异的检测性能，并在疾病诊断、环境监测和食品安全测试等不同领域发挥重要作用。多孔配位网络结构是MOF纳米材料的一种，包含Zr的金属氧化结构和光活性接头，可以对磷酸盐水解和硫醚具有催化活性部分氧化的作用。
[0006]金纳米颗粒(AuNPs)是直径为1nm至100nm的小颗粒，因其易于表面功能化和制备，
以及生物相容性、可调稳定性和特殊光电以及固有的催化特性而备受关注。AuNPs的表面可以很容易地通过硫化配体进行功能化，硫化配体通过“Au
‑
S”键以高亲和力与金表面结合，所需配体自组装到金表面，生成功能性单层保护金簇(Au
‑
MPCs)，具有明确的区域以及显著的分子识别性能。
[0007]生物芯片，也称为DNA或蛋白质微阵列，是一种小型化的生物分析系统，它利用附着在固体基质上的探针生物分子来识别目标生物分子，然后采用各种手段(放射性、荧光或电化学技术)来筛选生物识别元件。它融合了生物学和工程学的优点，凭借其简单、可重复、且具有经济效益等一系列优势，快速发展成为生物分子的新型检测手段。
[0008]本专利技术通过在巯基玻片上修饰PCN&AuNPs制备出生物芯片，然后固定修饰了DSAI荧光基团的DNA，实现对Hg
2+
的高灵敏检测。
[0009]具体方案如下：
[0010]一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法，包括以下步骤：
[0011]S1、氨基化玻片：对玻片进行氨基化修饰，得到氨基修饰的玻片；
[0012]S2、巯基化玻片：对S1得到的氨基修饰的玻片进行巯基化修饰，得到巯基化玻片；
[0013]S3、制备PCN&AuNPs生物芯片：在S2得到的巯基化玻片的表面上添加PCN&AuNPs进行反应，得到生物芯片，PCN&AuNPs的浓度为20
‑
140μg/mL；
[0014]S4、制备MCH单层：在S3得到的生物芯片的表面加入MCH进行反应，反应时间为3
‑
10min，制备得到单层结构；
[0015]S5、芯片固定核酸适配体：在S4的基础上加入巯基修饰的核酸适配体进行反应，反应温度为0
‑
55℃，反应时间为6
‑
48h，通过与芯片表面的共价作用将核酸适配体固定在芯片表面；
[0016]S6、检测汞离子：在S5所得芯片表面加入Hg
2+
在30
‑
40℃下进行反应，反应时间为2h，根据所得荧光值与汞离子的浓度作出相应的线性关系图。
[0017]优选地，S1中对玻片进行氨基化的具体步骤为：将H2SO4与H2O2进行混合得到溶液A，将玻片浸泡在溶液A中2
‑
10h，浸泡结束后洗涤干燥；将乙醇和APTES混合得到溶液B,将干燥后的玻片浸泡在溶液B中10min
‑
120min，浸泡结束后洗涤干燥得到氨基化修饰的玻片。
[0018]优选地，S2中进行巯基化修饰的具体步骤为：将MPA加入到含有NHS与EDC的混合液中，在室温下进行反应，反应结束后得到活化后的MPA；将PBS与活化后的MPA混合得到溶液C，将S1得到的氨基修饰的玻片浸泡在溶液C中，浸泡结束后洗涤干燥得到巯基化玻片。
[0019]优选地，S4中巯基修饰的核酸适配体的序列为：5
′‑
SH
‑
TTTTTTGGGTGG GTGGGTGGGTTTTTTT
‑3′
。
[0020]优选地，S3中PCN&AuNPs的浓度为80μg/mL，反应温度为25℃，反应时间为12h。
[0021]优选地，S5中芯片固定DNA的温度为4℃,反应时间为12h。
[0022]优选地，S5中使用DSAI对核酸适配体进行标记，DSAI终浓度为10μΜ，核酸适配体的浓度为20nM，DSAI所具有的铵阳离子与核酸适配体中的磷酸根阴离子结合使得生物传感器携带稳定的荧光。
[0023]优选地，S4中MCH的浓度为1mM，反应时间为5min。
[0024]优选地，S6中Hg
2+
的浓度为0.02
‑
2μM，反应温度为37℃。
[0025]有益效果：
[0026]与传统传感器相比，生物芯片不仅可以保持特异性和高灵敏性等特点，还可以做到高通量检测，满足便携性和高效性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、氨基化玻片：对玻片进行氨基化修饰，得到氨基修饰的玻片；S2、巯基化玻片：对S1得到的氨基修饰的玻片进行巯基化修饰，得到巯基化玻片；S3、制备PCN&AuNPs生物芯片：在S2得到的巯基化玻片的表面上添加PCN&AuNPs进行反应，得到生物芯片，PCN&AuNPs的浓度为20
‑
140μg/mL；S4、制备MCH单层结构：在S3得到的生物芯片的表面加入MCH进行反应，反应时间为3
‑
10min，制备得到单层结构；S5、芯片固定核酸适配体：在S4的基础上加入巯基修饰的核酸适配体进行反应，反应温度为0
‑
55℃，反应时间为6
‑
48h；S6、检测汞离子：在S5所得芯片表面加入Hg
2+
在30
‑
40℃下进行反应，反应时间为2h，根据所得荧光值与汞离子的浓度作出相应的线性关系图。2.根据权利要求1所述的一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法，其特征在于，S1中对玻片进行氨基化的具体步骤为：将H2SO4与H2O2进行混合得到溶液A，将玻片浸泡在溶液A中2
‑
10h，浸泡结束后洗涤干燥；将乙醇和APTES混合得到溶液B,将干燥后的玻片浸泡在溶液B中10min
‑
120min，浸泡结束后洗涤干燥得到氨基化修饰的玻片。3.根据权利要求1所述的一种基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子的方法，其特征在于，S2中进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：高力，吕秋香，时海霞，
申请(专利权)人：镇江永晨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：