用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器及其构建方法技术

用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器及其构建方法，涉及一种电化学生物传感器。传感器设有金盘电极和信号剂，在金盘电极表面自组装单链DNA分子层，所述单链DNA分子层作为探针，每条探针序列均为5’-(T)n-3’，n≥5，5’端修饰有巯基；所述信号剂为过氧化氢溶液。将金盘电极进行清洗，吹干；在离心管中加入巯基化DNA，将吹干后的金盘电极插入离心管中孵育，巯基修饰的DNA便可通过Au-S键固定在金电极表面；将固定DNA探针的金盘电极浸入巯基己醇中，室温下孵育后，得到排列整齐的DNA探针，即用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电化学生物传感器，尤其是涉及一种用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器及其构建方法。
技术介绍
生物传感器是是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。电化学生物传感器具有快速、简便、灵敏和价廉等优点，在环境监测、临床检验、食品和药物分析、生化分析等研究中有着广泛的应用前景。自从 Hg2+介导的胸腺嘧啶(T)错配被发现后，不断地涌现出各种基于DNA的检测方法，并逐渐成为监测Hg2+的主要方法。对于DNA电化学生物传感器的制备及在其汞离子检测中的应用进行研究，目的是为了进一步提高对重要生命物质DNA的认识和利用能力。过氧化氢含有三价铁离子，具有电化学活性，在电极表面会发生氧化还原反应，过氧化氢上的三价铁离子在电极表面被还原成二价铁离子，产生电化学信号。循环伏安法、差分脉冲伏安法是电化学分析中的常用方法。循环伏安法是改变电位以得到氧化还原电流方向的电化学分析方法，主要是以施加一循环电位的方式来进行，从一起始电位以固定速率施加到一终点电位，再以相同速率改变回起始电位，此为一个循环，并记录电流-电势曲线。当某物质具有电化学活性时，会出现氧化峰和还原峰，当从低电位往高电位扫描时，会使分析物产生一氧化电流的氧化峰，当从高电位往低电位扫描时，则产生一还原电流的还原峰。对于一个新的电化学体系，首选的研究方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图”，常用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。差分脉冲伏安法是在一个线性变化的扫描电压上， 施加一等振幅的脉冲，所测定的是施加脉冲振幅前后的电流差Ai，记录的曲线只有氧化峰或还原峰，同样，当从低电位往高电位扫描时，会使分析物产生一氧化电流的氧化峰，当从高电位往低电位扫描时，则产生一还原电流的还原峰。差分脉冲伏安法灵敏度好、分辨率高，具有很好的检测能力，常被用来定量分析。中国专利CN101846648A公开一种石墨烯量子点修饰的电化学生物传感器及其制备方法。该电化学生物传感器为三电极体系传感器，所述的三电极中的对电极是钼电极，参比电极是饱和甘汞电极，工作电极为表面包覆有I 4层石墨烯量子点的玻碳电极。该专利技术的石墨烯量子点修饰的电化学生物传感器能成功识别最低浓度为50nM的目标单链DNA 的电化学生物传感器，当有目标单链DNA时，取等量互补单链DNA与其形成双链DNA，其电化学信号与仅有互补单链DNA有明显差别，便能起到快速检测目标单链DNA的作用。而且该段单链DNA不需巯基或荧光基团修饰，应用方便。该专利技术所检测的单链DNA是一段任意序列的核酸，理论上，该专利技术适用于不能形成内部双链的任意单链核酸序列，因此，将其置换成跟疾病相关的特异序列基因，即可用于疾病相关的基因检测，应用前景广泛。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简便的、廉价的用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器及其构建方法，可通过汞离子特异性地与探针DNA结合引起的电化学信号变化达到能够特异性地检测水溶液中的汞离子检测水溶液中汞离子的目的。所述用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器是利用DNA分子中的巯基和金盘电极的表面形成稳定的Au-S键，将DNA分子自组装到金盘电极的表面，然后利用汞离子与DNA 分子中的胸腺嘧啶(T)特异性结合，特异性检测水溶液中的汞离子。所述用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器设有金盘电极和信号剂，在金盘电极表面自组装单链DNA分子层，所述单链DNA分子层作为探针，每条探针序列均为5’ -(T) η-3’，η > 5,5’端修饰有巯基；所述信号剂为过氧化氢溶液。所述金盘电极的直径可为2mm。所述用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器的构建方法包括以下步骤I)将金盘电极进行清洗，吹干；2)在离心管中加入巯基化DNA，将步骤I)吹干后的金盘电极插入离心管中孵育， 巯基修饰的DNA便可通过Au-S键固定在金电极表面；3)将固定DNA探针的金盘电极浸入巯基己醇中，室温下孵育后，得到排列整齐的 DNA探针，即用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器。在步骤I)中，所述金盘电极的直径可为2_，所述清洗可将金盘电极依次进行抛光、超声和电化学清洗，然后用纯水清洗；所述吹干可采用氮气吹干。在步骤2)中，所述巯基化DNA可采用200 μ L浓度为I 10 μ M的巯基化DNA ;所述孵育可放置4 °C冰箱孵育。在步骤3)中，所述巯基己醇可采用ImM巯基己醇；所述室温下孵育的时间可为 Ih0本专利技术构建的DNA电化学传感器有以下优势I)所构建的用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器在不需进行电化学标记且检测时间和成本较少的条件下，获得了较高的灵敏性，检测下限达50nM。2)所构建的用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器在多种其他金属离子与汞离子同时存在的条件下仍能特异性地检测汞离子，具有良好的选择性。3)所构建的用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器在对海水等实际样品的检测中不受其中干扰物质的影响，对汞离子具有良好的回收率(104. 55% 105. 72% )。4)所构建的用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器在不同时期(O天、2天和7 天)对汞离子均能保持较好的灵敏性，具有良好的重现性和较高的稳定性。附图说明图I为本专利技术所述用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器检测汞离子的示意图。由图I可见，单链DNA通过巯基连接在电极上时呈无规卷曲状排列，经巯基己醇(MCH) 处理后得到排列整齐的单链DNA。若不存在汞离子或银离子，排列整齐的单链DNA能够有效地阻止水溶液中过氧化氢在电极表面发生电子转移；然而当水溶液中存在汞离子或银离子时，对应的传感器电极表面单链DNA转变成双链DNA，自组装形成的单分子层出现空隙，导致过氧化氢能够接触到电极表面而产生电化学信号。图2为T5/MCH修饰电极与5μΜ汞离子反应Ih前后的循环伏安图。结果显示当溶液中不存在汞离子时，循环伏安电流较弱，在-O. 4V电位上的电流仅为-O. 303μΑ； 而当溶液中存在5μ M的汞离子时，循环伏安电流增大了 13倍，在-O. 4V电位上的电流达到-3. 98 μ Α。表明汞离子的存在导致电极表面DNA结构改变，使过氧化氢能够接触到金电极表面产生电子转移。图2中横坐标为循环电位E vs(Ag/AgCl) (V)，纵坐标为循环电流 I ( μ A)，点线为T5/MCH修饰电极与5 μ M汞离子反应前，实线为T5/MCH修饰电极与5 μ M汞离子反应Ih后。图3为T5/MCH修饰电极在不同扫描电位范围内与2 μ M汞离子反应前后的循环伏安图。结果显示T5/MCH修饰电极在不同扫描电位范围内与2μΜ汞离子反应前电流信号很弱，与2 μ M萊离子反应后电流信号明显增强；图3中横坐标为循环电位E vs (Ag/AgCl) (V)，纵坐标为循环电流I ( μ A)。点线表示T5/MCH修饰电极在不同扫描电位范围内与2 μ M 汞离子反应前的循环伏安图；实线表示T5/MCH修饰电极在不同扫描电位范围内与2 μ M汞尚子反应Ih后的循环伏安图。图4为在不同电位上传感器与汞离子反应前后的电流变化值(I-IciVIci :1。为反应前的电流值，I为反应后的电流值。结果显示= (I-It本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙莉萍，胡楠，赖友群，贾静，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：