一种基于G-四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于G

【技术实现步骤摘要】
一种基于G
‑
四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法


[0001]本专利技术涉及金属离子检测
，尤其涉及一种基于G
‑
四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法。

技术介绍

[0002]90
Sr作为
235
U的裂变产物，是一种放射性核素，其放射性半衰期长达29年，可造成长期危害。虽然锶的化学性质与钙相似，作为人体必需的元素可通过取代钙在各种生物活动中发挥重要作用，但
90
Sr的辐射对人体健康也具有很大影响，严重时可导致骨癌和白血病。此外有证据表明：吸入过量锶会导致心脏和神经系统疾病，包括严重呼吸困难、过敏反应和极度心动过速。目前已在土壤、水、食物及生物实体体内检测到放射性
90
Sr，由于放射性
90
Sr锶在自然环境中的广泛分布及其对人体健康的有害影响，锶的检测技术的发展具有重要意义。
[0003]目前已经发展了多种锶检测技术，包括电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP
‑
AES)、原子吸收光谱法(AAS)、X
‑
射线荧光光谱法(XRF)、化学纸传感器(CPS)和电位滴定法。但这些技术需要复杂的样品预处理和大规模仪器，不适合锶离子的直接现场检测和全面监测。另外干扰金属离子数量巨大且环境中Sr浓度较低，该检测方法的特异性和灵敏度不能满足实际要求。
[0004]随着传感技术的发展，DNA生物传感器对特定物质的特异性识别位点的发现，为快速、方便、廉价检测Sr提供了一种有前景的替代方法。其中G
‑
四联体是一种生物高级结构，可由富含重复鸟嘌呤(G)的DNA或RNA折叠而成。4个鸟嘌呤通过氢键折叠形成G
‑
四联体，构成四联体的基本结构单元。两个或两个以上的G
‑
四边形叠加可形成G
‑
四联体结构。如中国专利CN109799215B公开了一种基于G
‑
四联体DNA的Pb
2+
荧光传感检测方法，利用Pb
2+
诱导富G碱基单链DNA形成G四联体构型变化从而引起荧光强度的变化，从而实现Pb
2+
的检测。但在利用G
‑
四联体DNA检测金属离子的现有技术中，存在以下问题：由于大部分荧光染料在G四联体堆积过程中由于染料本身荧光轻度较弱，从而导致DNA传感器初始荧光强度不高；且其他技术需要合适的荧光染料结构和Na
+
或K
+
离子等辅助才能诱导特定的DNA片段形成特定构型的G
‑
四联体，削弱了了G
‑
四联体DNA的检测灵敏度。由于缺乏合适的荧光信号分子，以及对可用信号分子在G
‑
四联体DNA的锶离子检测作用机制不明确，目前还未发现一种基于G
‑
四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于G
‑
四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法，解决了现有锶离子化学检测方法存在的灵敏性和选择性低的问题。
[0006]本专利技术采用一种基于G
‑
四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法，包括以下步骤：
[0007](1)称取DNA适配体和硫磺素T溶解于Tris
‑
HCl缓冲液中配制TiG4
‑
DNA溶液，其中
DNA适配体的核苷酸序列为5'
‑
AGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG
‑
3'，所述TiG4
‑
DNA溶液中，DNA适配体的浓度50nM，硫磺素T的浓度为7000nM；
[0008](2)往步骤(1)的TiG4
‑
DNA溶液加入含有已知浓度的锶离子溶液，混合均匀并静置，对其进行荧光信号检测，并根据荧光强度衰减构建标准曲线；
[0009](3)往步骤(1)的TiG4
‑
DNA溶液加入待测样品混合均匀，并进行荧光信号检测，将待测样品的荧光强度检测值代入计算获得待测样品的Sr
2+
离子浓度。
[0010]优选地，当Sr
2+
离子的浓度范围为10nM～5μM，Sr
2+
离子浓度与荧光强度衰减呈线性关系如式(1)：
[0011]F＝70435.6
‑
195.5CSr
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0012]其中F为TiG4
‑
DNA溶液加入Sr
2+
离子后的荧光强度，C
Sr
(nM)为Sr
2+
离子浓度。
[0013]优选地，Tris
‑
HCl缓冲液浓度为10mM，pH为8.3。
[0014]采用本专利技术所提供的一种基于G
‑
四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法，利用荧光分子硫磺素T诱导的G
‑
四联体TiG4
‑
DNA作为生物传感器，实现了2.11nM的超低检测限和较高的检测选择性。一方面，由于G
‑
四联体与硫磺素T之间的静电相互作用和π
‑
π堆积使TiG4
‑
DNA具有超高的初始荧光强度，使其具有超高检测灵敏度；另一方面硫磺素T在水环境中，诱导DNA适配体(5'
‑
AGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG
‑
3')转化为G
‑
四联体结构，形成TiG4
‑
DNA，该TiG4
‑
DNA对Sr
2+
离子具有特异识别的配位结构保证了Sr
2+
离子对其他共存金属离子具有较高的竞争力，使其具有较高的选择性。在本申请中荧光染料和DNA适配体序列及其浓度的选择最为重要。
[0015]进一步地，本检测方法具有极低的检出限，低于天然海水中Sr
2+
离子浓度(90.1nM)和美国环境保护署(US EPA,3.4nM)规定的饮用水中Sr
2+
离子浓度限值。因此，本检测方法为核废水泄漏引起的海水和饮用水中Sr
2+
离子浓度的监测提供了重要解决方案。
附图说明
[0016]图1为TiG4
‑
DNA的荧光测试结果，其中a为不同Sr
2+
离子浓度对TiG4
‑
DNA荧光强度的影响，b为荧光强度与Sr
2+
浓度的拟合曲线；
[0017]图2为不同摩尔比例的硫磺素与DNA适配体制备的G
‑
四联体DNA溶液的发射荧光图；
[0018]图3为图2中的G
‑
四联体DN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于G
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四联体DNA超灵敏高选择性检测锶离子的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称取DNA适配体和硫磺素T溶解于Tris
‑
HCl缓冲液中配制TiG4
‑
DNA溶液，其中DNA适配体的核苷酸序列为5'
‑
AGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG
‑
3'，所述TiG4
‑
DNA溶液中，DNA适配体的浓度50nM，硫磺素T的浓度为7000nM；(2)往步骤(1)的TiG4
‑
DNA溶液加入含有已知浓度的锶离子溶液，混合均匀并静置，对其进行荧光信号检测，并根据荧光强度衰减构建标准曲线；(3)往步骤(1)的TiG4
‑
DNA溶液加入待测样品混合均匀，并进行荧光信号检测，将待测样品的荧光强度检测值代入计算获得待测样品的Sr
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，袁益辉，冯莉娟，刘婷婷，刘涛，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：