[发明专利]一种用于痕量汞离子检测的酶基电化学生物传感方法

说明书

技术领域

本发明属于环境分析领域，涉及一种用于痕量汞离子检测的酶基电化学生物传感方法。

背景技术

作为一种非必需元素，汞离子能对人体组织和内脏器官产生永久性的伤害[Bontidean I,Mortari A,Leth S,Brown N L,Karlson U,Larsen M M,Vangronsveld J,Corbisier P,Csoregi E.Environ.Pollut.,2004,131(2),255-262]。污水中的汞离子一旦通过食物链间进入人体后，人体自身的新陈代谢系统很难将其排出体外[Yu C J,Cheng T L,Tseng W L.Biosens.Bioelectron.2009,25(1):204-210]。就汞离子的毒性而言，即使人体长期暴露在较低浓度汞源中，也能产生可遗传的毒性。因此开发新型简单的检测方法以便高效地检测痕量的汞离子是一件非常有意义的工作。

传统的汞离子检测方法主要为原子吸收或发射光谱、荧光分析、诱导耦合等离子体质谱、X射线吸收光谱等。然而每种方法至少有如下缺点之一：设备昂贵、方法复杂、稳定性差、耗时、灵敏度不高、选择性一般。最近报道的一些传感方法对汞离子检测具有较好的灵敏度，但是这些方法主要集中在光传感技术上，而光传感技术严重依赖于复杂的设备和严格的操作技能。

作为最具潜力的检测技术之一，电化学生物传感器在汞离子检测方面具有独特的优势。因为这种技术所需设备简单、耗时少、成本低，而且可实现实时原位分析。特别是，汞离子能特异性与两个胸腺嘧啶碱基作用形成T-Hg²⁺-T络合物，为开发高选择性高灵敏度的检测汞离子的电化学生物传感器奠定了基础。为了达到此目标，当前主要有三种信号放大方法来提高电化学生物传感器对汞离子检测的灵敏度，即纳米材料[Zhang Y,Zhao H,Wu Z,Xue Y,Zhang X,He Y,Li X,Yuan Z.Biosens.Bioelectron.,2013,48,180-187.]、酶[Dominguez-Renedo O,Alonso-Lomillo M A,Ferreira-Goncalves L,Arcos-Martinez M J,Talanta,2009,79(5),1306-1310.]、DNA结构转变[Wu D,Zhang Q,Chu X,Wang H,Shen G,Yu R,Biosens.Bioelectron.,2010,25(5),1025-1031.]。其中酶作为一种特异性和高效性的催化剂，被广泛应用于电化学生物传感器的构建，去监测食品和环境安全[A.Amine,H.Mohammadi,I.Bourais,G.Palleschi,Biosens.Bioelectron.,2006,21(8),1405-1423.]。但是目前酶基电化学生物传感器对汞离子检测的研究很少，并且用于构建电化学生物传感器的酶主要集中在链霉亲和素-过氧化氢酶(HRP)和脲酶，而这两种酶基电化学生物传感器对汞离子的最低检出限远高于另外两种(基于纳米材料或DNA结构转变)电化学生物传感器的最低检出限。因此筛选新的高效酶和设计新的检测方法是构建用于汞离子检测的高选择性高灵敏度的酶基电化学生物传感器的关键。

发明内容

发明的目的：本发明的目的通过筛选新的酶体系和设计新的检测路线，利用T-Hg²⁺-T特异性作用和核苷酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)循环放大效应的协同作用，在保证对汞离子的高选择性的前提下，极大地提高酶基电化学生物传感器的灵敏度。

本发明的技术方案是：

本发明提供了一种用于痕量汞离子检测的酶基电化学生物传感方法，包括如下步骤：

(1)将10-20μL的含有1μM的探针DNA(pDNA)的孵化缓冲液滴加到清洁后的金电极表面，在4℃下孵化24小时，即得到pDNA修饰后的金电极(pDNA/Au)；其中，pDNA的孵化缓冲液的成分为：0.1M NaCl、10μM三(2-羧乙基)膦(TCEP)和pH＝7.4的10mM三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液(Tris-HCl)。

(2)将步骤(1)得到的pDNA/Au浸入到6-巯基己-1-醇(MCH)缓冲溶液中，保持1-2小时，用于减少pDNA在金电极表面的非特异性地吸附，即得到处理后的pDNA/Au。其中，MCH缓冲溶液的成分为1-5mM MCH和pH＝7.4的10mM Tris-HCl。