基于锰离子增强的氧化石墨烯荧光开关和杂交链式反应信号放大的纳米传感器及其应用制造技术

本发明专利技术公开了基于Mn

【技术实现步骤摘要】
基于锰离子增强的氧化石墨烯荧光开关和杂交链式反应信号放大的纳米传感器及其应用


[0001]本专利技术涉及转基因检测
，具体涉及基于Mn
2+
增强的氧化石墨烯荧光开关和杂交链式反应信号放大的纳米传感器及其应用。

技术介绍

[0002]Bt转基因作为一种特殊的DNA序列，被引入农作物中用于昆虫防治，受到了广泛关注。Bt作物的种植和推广大大减少了合成杀虫剂的使用，给农民带来了经济效益。然而，作物安全也引起了人们的密切关注。因此，对作物中的转基因进行灵敏检测至关重要，逐渐开发出各类用于转基因检测的传感器。如光学生物传感器、电化学生物传感器等。石墨烯作为二维纳米材料已广泛应用于生物传感领域，如申请号为201610545894.1的专利公开了一种荧光共振能量转移传感器的构建及其对CaMV35S启动子的检测方法。基于MWCNTs/GONRs
‑
NSGQDs
‑
ssDNA构建的FRET传感器实现了对转基因大豆的检测，但这种应用只存在于一定长度的单链DNA和GO之间的吸附，需要克服静电排斥，这将导致吸附效率较低，检测背景信号较高。
[0003]到目前为止，Bt转基因的检测方法已经发展起来，如Southern blot、聚合酶链反应(PCR)、DNA微阵列、放射免疫测定、生物传感器以及以表达蛋白为基础的ELISA、Western blot等方法。在这些方法中，分子信标是最常用的方法。然而，基于分子信标的灵敏度有时不能满足痕量检测的要求。因此，荧光发射光谱和电化学分析等方法应运而生。这些方法具有较高的特异性和敏感性，但往往需要复杂的预处理和多种酶的参与。长时间的检测准备步骤和严格的操作条件是不可避免的。因此，迫切需要开发简单、无酶、灵敏度高的Bt转基因检测方法。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供基于Mn
2+
增强的氧化石墨烯荧光开关和杂交链式反应信号放大的纳米传感器及其应用。本专利技术以GO作为HCR发夹识别探针载体，可以在Mn
2+
的辅助下快速吸附探针，此时荧光开关“关闭”，高效地淬灭探针上标记的荧光，保证最低的背景信号和最高的信噪比。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一方面，提供基于锰离子增强的氧化石墨烯荧光开关和杂交链式反应信号放大的纳米传感器，所述纳米传感器包括石墨烯以及石墨烯上负载的Mn
2+
和HCR发夹识别探针。
[0007]优选的，所述HCR发夹识别探针包括H1和H2，所述H1的序列如SEQ ID NO.1所示，所述H2的序列如SEQ ID NO.2所示。
[0008]优选的，所述纳米传感器由以下方法制备：
[0009]向HEPES缓冲液中依次加入H1、H2、石墨烯水分散液、氯化锰，静置后得到Mn
2+
‑
GO
‑
FS即纳米传感器。
[0010]优选的，所述HEPES缓冲液的pH为7.5；所述HEPES缓冲液的浓度为5mM。
[0011]优选的，所述HEPES缓冲液中H1和H2的浓度均为600nM，石墨烯的浓度为0.04mg/mL，氯化锰的浓度为2mM。
[0012]优选的，所述静置的温度为37℃，静置的时间为10分钟。
[0013]本专利技术的第二方面，提供上述纳米传感器在Bt转基因检测中的应用。
[0014]本专利技术的第三方面，提供所述的纳米传感器进行Bt转基因检测的方法，其特征在于，所述方法为：将纳米传感器与不同浓度的Bt基因混合，然后在37℃下孵育30min后，进行荧光检测，建立荧光强度与Bt基因浓度的标准曲线，实现对Bt基因浓度的检测。
[0015]优选的，所述Bt基因的序列如SEQ ID NO.3所示。
[0016]优选的，所述荧光检测的参数为：激发波长495nm(狭缝宽度为5nm)，发射波长518nm(狭缝宽度为5nm)，电压500V，扫描500～600nm波长范围的荧光光谱。
[0017]优选的，所述标准曲线的检测范围为0.1pM～50nM，检出限为0.05pM。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术制备了一种简单、无酶、高灵敏度的新型纳米传感器，利用Mn
2+
增强氧化石墨烯(GO)荧光开关(Mn
2+
‑
GO
‑
FS)结合杂交链式反应(HCR)进行信号放大，用于作物中Bt转基因的高灵敏检测。最佳条件下，目标转基因浓度在0.1pM(pmol/L)～50nM(nmol/L)范围内,荧光强度与其浓度呈线性关系，检测限达0.05pM(pmol/L)。该传感器具有良好的选择性，并且在实际样品的检测中具有潜在的应用性。
附图说明
[0020]图1：基于Mn
2+
增强的氧化石墨烯荧光开关和杂交链式反应信号放大的纳米传感器快速灵敏检测作物转基因原理图；
[0021]图2：不同条件的荧光光谱表征；a.300nΜ(H1+H2)；b.300nΜ(H1+H2)+0.02mg/mL GO；c.300nΜ(H1+H2)+0.02mg/mL GO+1mM Mn
2+
；d.300nΜ(H1+H2)+0.02mg/mL GO+100nΜBtgene；e.300nΜ(H1+H2)+0.02mg/mL GO+1mM Mn
2+
+100nΜBtgene；
[0022]图3：不同条件的聚丙烯酰胺凝胶电泳分析；1为DNA Marker；2为1μM Bt gene；3为1μM H1；4为1μM H2；5为1μM H1+1μM H2+0.2mg/mL GO+1μM Btgene；6为1μM H1+1μM H2+0.2mg/mL GO+1mM Mn
2+
+1μM Btgene；
[0023]图4：新型纳米传感器用于检测Btgene的特异性，图中1为控制实验；2为单碱基错配序列(SM
‑
DNA)，100nM；3为三碱基错配序列(TM
‑
DNA)，100nM；4为Bt gene，100nM；5为混合样品(Mixed samples)，100nM。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]正如
技术介绍
部分介绍的，二维纳米材料GO已广泛应用于生物传感领域。但这种应用只存在于一定长度的单链DNA和GO之间的吸附，需要克服静电排斥，这将导致吸附效率
较低，检测背景信号较高。
[0026]基于此，本专利技术的目的是提供基于Mn
2+
增强的氧化石墨烯荧光开关和杂交链式反应信号放大的纳米传感器及其应用。本专利技术构建了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米传感器，其特征在于，所述纳米传感器包括石墨烯以及石墨烯上负载的Mn
2+
和HCR发夹识别探针。2.根据权利要求1所述的纳米传感器，其特征在于，所述HCR发夹识别探针包括H1和H2，所述H1的序列如SEQ ID NO.1所示，所述H2的序列如SEQ ID NO.2所示。3.根据权利要求1所述的纳米传感器，其特征在于，所述纳米传感器由以下方法制备：向HEPES缓冲液中依次加入H1、H2、石墨烯水分散液、氯化锰，静置后得到Mn
2+
‑
GO
‑
FS即纳米传感器。4.根据权利要求3所述的纳米传感器，其特征在于，所述HEPES缓冲液的pH为7.5；所述HEPES缓冲液的浓度为5mM。5.根据权利要求3所述的纳米传感器，其特征在于，所述HEPE...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚秀玲，朱德颂，
申请(专利权)人：山东省泰安生态环境监测中心，
类型：发明
国别省市：