一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光锌离子探针制造技术

本发明专利技术公开一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光锌离子探针，属于饮用水中金属离子检测领域。在DNA断裂活性脱氧核酶5

【技术实现步骤摘要】
一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光锌离子探针


[0001]本专利技术属于分析化学领域，涉及一种锌离子探针，具体涉及一种基于DNA断裂活性脱氧核酶检测饮用水中锌离子含量的荧光探针。

技术介绍

[0002]锌是人体内第二丰富的微量元素，仅次于铁。锌与分化、凋亡以及增殖等细胞过程存在密切联系，从而影响生物体的生长和发育。此外，锌作为信号分子的重要性逐渐被重视，特别是在免疫系统中作为突触小泡的神经调节器。为了实现多功能性，锌需要适当地分配到人体器官中，不同器官之间锌含量的差异突显了复杂的动态平衡的存在。成年人体含有大约2.6克锌，骨骼(36.7％)和骨骼肌(49.5％)含量最高，其次是皮肤(4.2％)和肝脏(3.4％)。健康人的血浆或血清锌含量低于全身锌含量的1％。血浆或血清锌主要结合白蛋白(80
‑
90％)以及α
‑2‑
巨球蛋白(10
‑
20％)，其余则为亚纳摩尔浓度的游离锌离子。尽管如此，血浆仍然是一个可快速交换的锌库，对于锌在体内的分布具有非常重要的意义。
[0003]锌失衡相关疾病显示了锌稳态的重要性。由于人体内没有专门的锌储存室，所以锌必须通过饮食摄入来持续补充，以此弥补肠道和非肠道内源性锌的损失。饮用水是人体摄入锌离子的重要途径，水中锌离子含量与人体健康紧密相关，对饮用水中锌离子含量的测定具有较为重要的意义。目前，已开发出多种高灵敏检测水中锌离子的方法，例如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法以及电感耦合等离子体质谱法等，然而这些方法都需要精密仪器和较为复杂样品制备过程。相比之下，酶法检测具有灵敏度高专一性强等优点，是一种绿色环保、价格低廉的检测方法。为检测饮用水中锌离子含量，我们设计构建了一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光探针。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于DNA断裂活性脱氧核酶检测饮用水中锌离子含量的荧光探针。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术来实现：
[0006]荧光锌离子探针的检测原理：
[0007]荧光锌离子探针由一条DNA链构成。
[0008]DNA断裂活性脱氧核酶DNA链5
’
端第1位脱氧核苷酸化学修饰荧光分子为6
‑
羧基荧光素(6
‑
FAM)。
[0009]DNA断裂活性脱氧核酶5
’
端第48位脱氧核苷酸化学修饰荧光淬灭分子为黑洞淬灭分子1(BHQ
‑
1)。
[0010]DNA断裂活性脱氧核酶通过碱基互补配对原则自身折叠，酶链5
’
端第1位脱氧核苷酸标记的荧光分子与第48位脱氧核苷酸化学修饰荧光淬灭分子接近，荧光分子发生淬灭作用，无荧光信号发射。
[0011]在检测体系中无锌离子时，DNA断裂活性脱氧核酶无催化活性。
[0012]当检测体系中存在锌离子时，锌离子激活脱氧核酶催化活性，断裂DNA链5
’
端第12和13位脱氧核苷酸之间的3
’
，5
’‑
磷酸二酯键。
[0013]随着断裂DNA片段离开脱氧核酶，DNA片段上修饰的荧光分子与脱氧核酶上修饰的荧光淬灭分子分离，淬灭作用消失，荧光分子发射荧光信号。
[0014]荧光信号强度和锌离子浓度之间建立数学关系，从而达到检测锌离子浓度目的。
[0015]荧光锌离子探针检测原理见图1。
[0016]荧光锌离子探针检测下线：
[0017]本探针检测下线为3.7μmol/L，锌离子浓度与探针荧光信号强度关系见图2。
[0018]荧光锌离子探针检测专一性：
[0019]本探针检测Li
+
、Na
+
、K
+
三种一价金属离子以及Mg
2+
、Ca
2+
、Mn
2+
、Co
2+
、Ni
2+
、Cu
2+
、Zn
2+
、Cd
2+
、Ba
2+
、Hg
2+
、Pb
2+
十一种二价金属离子时，只有锌离子(Zn
2+
)会使本探针荧光信号显著增强，其他金属离子不会或者抑制荧光信号增强(见图3)。
[0020]荧光锌离子探针对样品检测：
[0021]检测自来水样品锌离子含量为10.8
±
1.2μmol/L。
附图说明
[0022]图1为荧光锌离子探针检测原理图，F表示荧光分子，Q表示荧光淬灭分子。
[0023]图2为荧光锌离子探针检测范围和荧光信号关系图。
[0024]图3为荧光锌离子探针检测专一性图。
具体实施方式
[0025]本专利技术实验所使用仪器为Tecan Infinite F200酶标仪。
[0026]所使用DNA为生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
[0027]下面通过具体的实施方式对本专利技术荧光锌离子探针作进一步说明。
[0028]荧光锌离子探针对自来水样品检测：
[0029]用烧杯接过夜水管中自来水10mL，用微量移液器取10个80μL水样品。
[0030]检测体系组成包括80μL水样品、50nmol/L DNA断裂活性脱氧核酶以及50mmol/L三羟甲基氨基甲烷
‑
盐酸(Tris
‑
HCl)缓冲溶液(pH为7.0)，总检测体积为100μL。
[0031]在37℃水浴中反应120分钟后，利用微量移液器将检测液转移到96孔荧光检测板中，使用Tecan Infinite F200多功能酶标仪检测荧光信号，然后将荧光值代入公式中计算锌离子浓度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光锌离子探针，其特征在于：该探针由线性脱氧核酶、荧光分子、荧光淬灭分子以及检测缓冲液体系组成。2.如权利要求1所述一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光锌离子探针，其特征在于：脱氧核酶的DNA序列为5
’‑
ctagtcggttggagctcacgtactacgtgaggagctgagagcgactag
‑3’
。3.如权利要求1所述一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光锌离子探针，其特征在于：断裂位点位于脱氧核酶5
’
端第12和13位脱氧核苷酸之间的3
’
，5
’‑
磷酸二酯键。4.如权利要求1所述一种基于DNA断裂活性脱氧核酶的荧光锌离子探针，其特征在于：脱氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜大志，许家翠，王富龙，李洋，杨昌瑢，蒋芳宁，杨龙平，贾子怡，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：