[发明专利]一种催化灯标及其制备方法以及用催化灯标测定痕量铀的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学分析领域中痕量铀的荧光检测方法，特别是涉及一种催化灯标及应用催化灯标快速、准确、高灵敏度和高选择性检测痕量铀（铀含量）的方法。

背景技术

铀是一种天然放射性金属元素，在能源和军事领域中有着重要的应用，是核能源和核武器生产重要的原材料。铀虽然在人类的生产、生活中发挥重要作用，但也是一种常见的放射性污染源。已有研究表明，铀核素可直接经过呼吸道、皮肤、直接照射等途径进入人体，也可通过生物循环经食物链进入人体，从而引发白血病等癌症和一些肾脏、神经系统疾病（如急性肾病、巴尔干综合症等）。随着科学技术的进步，核电站和核武器数量逐渐增多，人们暴露于铀辐射环境中的概率不断增加，尤其是在发生核泄漏事故时情形更为严重。例如，1984年切尔诺贝利核泄漏事故后前3个月内有31人死亡，之后15年内有6-8万人死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。因此，铀含量的监控对人们健康、生产安全、环境保护具有极其重要的意义。

目前，铀含量的测定方法包括紫外脉冲荧光法（刘立坤，郭冬发，李斌凯等，铀矿地质,2011,27(3):180）、电感耦合等离子体光谱法（胡明松,分析化学，2005,33(2):173）、电感耦合等离子体质谱法（Luo M.B.,Hu B.,Zhang X.,et al,Analytical Chemistry,2010,82,282）、激光荧光法（Lehmann S,Geipel G.,Grambole G.et al.Spectrochim.Acta A:Mol.Biomol.Spectrosc.,2009,73(5):902）等。上述方法或因仪器昂贵、使用成本较高（电感耦合等离子体质谱法），或因操作过程繁琐、流程长（电感耦合等离子体光谱法），或因灵敏度低、选择性差（紫外脉冲荧光法）等原因在实际应用中仍显不足。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种高灵敏及对铀高选择性的催化灯标及其制备方法。

本发明所提供的催化灯标，为用于测定痕量铀的催化灯标，由DNA酶和底物DNA两部分杂交形成，DNA酶序列的3’末端为连续的4个鸟嘌呤脱氧核苷酸（G），底物DNA的序列中间具有一个腺嘌呤核苷酸（rA），底物DNA的5’末端用4-甲基-6-羧基罗丹明（TAMRA）荧光染料修饰。

其中，所述DNA酶的核苷酸序列由序列表中序列1表示。所述底物DNA的核苷酸序列由序列表中序列2表示。

所述DNA酶和底物DNA杂交比例为1.5:1（摩尔质量比）。

催化灯标的制备方法为：将DNA酶和底物DNA以1.5:1的比例（摩尔质量比）混匀后于沸水浴中反应2-10分钟（优选5分钟），然后在1-2小时内逐渐冷却至15-25℃（优选20℃），最后放入0-10℃（优选4℃）冰箱中冷藏至少30分钟，使DNA酶与底物DNA充分杂交，得到催化灯标。本段括号中优选内容的组合为催化灯标制备的优选方案。

本发明另一目的是提供一种快速、准确、高灵敏度和高选择性的用催化灯标测定痕量铀（铀含量）的方法。

本发明用所述催化灯标测定痕量铀的方法，将DNA酶与底物DNA混合杂交形成所述催化灯标，加入到待测样品体系中反应，测定已知浓度硝酸铀酰离子的荧光强度和样品的荧光强度并计算得到样品中的铀含量。

具体的，所述痕量铀的测定方法包括以下步骤：

1）、测定反应体系中已知浓度硝酸铀酰离子的荧光强度，绘制标准曲线；

2）、测定样品反应体系中的荧光强度ΔI_F；

3）、用算式c_(UO2)2+=（ΔI_F-83.67）/3.41计算样品中铀含量c_(UO2)2+。

所述反应体系中包括：40微升50mmol/L2-(N-吗啡啉)乙磺酸（MES）缓冲溶液（pH5.5）、40微升1.6×10^-7mol/L催化灯标、80微升2mol/L NaCl溶液、40微升已知浓度的硝酸铀酰离子溶液或样品溶液、以及200微升二次蒸馏水；反应温度15-25℃（优选20℃），反应时间5-15分钟（优选10分钟），以加入100微升50mmol/L三羟甲基氨基甲烷（Tris）缓冲溶液（pH8.0）终止反应。

荧光强度的测定采用F-7000荧光分光光度计，并设定仪器参数为：激发波长：525nm；发射波长：550-700nm；电压：700V；狭缝：10nm。