[发明专利]生物芯片和特异性切割位点DNA序列检测汞离子的方法

说明书

本发明公开了生物芯片和特异性切割位点DNA序列检测汞离子的方法，属于生物化学、环境检测和食品安全等领域中的核酸检测方法。本发明应用一种新的简单有效的机制：基于Hg²⁺诱导的硫代磷酸酯RNA修饰的切割结合生物芯片来检测Hg²⁺。设计了两种包含一个和两个硫代磷酸酯RNA修饰的切割位点的分子信标，利用所携带的羧基荧光素荧光标记(FAM)可以灵敏地选择性检测Hg²⁺。本发明属于生物化学、环境检测和食品安全等领域中的重金属检测方法，所使用的DNA含有的硫代磷酸酯RNA修饰的切割位点具有多个，即增加DNA的Hg²⁺特异性切割位点会提高检测Hg²⁺的灵敏度。

技术领域：

本发明属于生物化学、环境检测和食品安全等领域中的重金属检测方法，基于氧化石墨烯纳米材料(Graphene Oxide)，物理性吸附含有PS(硫代磷酸酯)RNA修饰的FAM(羧基荧光素)标记的DNA，结合生物芯片通过荧光强度的变化来检测所加Hg²⁺的浓度。此外本发明所使用的DNA含有的PS RNA修饰切割位点具有多个，即增加DNA的Hg²⁺特异性切割位点会提高检测Hg²⁺的灵敏度。

背景技术：

汞是一种剧毒的重金属，由于其生物累积性，长期暴露于汞中即使是很低的浓度也会导致严重的器官损伤。为了实现快速检测，许多小分子，肽，脂质和核酸已经被应用于Hg ²⁺的生物传感检测中。在过去的十年中，通过生物传感器检测Hg²⁺已吸引了人们广泛的研究兴趣。尤其是现已开发了许多基于DNA的传感策略。众所周知的实例包括胸腺嘧啶(T)-Hg²⁺相互作用和Hg²⁺活化的DNA酶。然而，这些机制高度依赖于缓冲条件或需要与另一条DNA链杂交。在这里，本发明应用一种新的简单有效的机制：基于Hg²⁺诱导的硫代磷酸酯RNA修饰的切割结合生物芯片来检测Hg²⁺。设计了两种包含一个和两个PS RNA切割位点的分子信标，利用所携带的FAM荧光标记可以灵敏地选择性检测Hg²⁺。

GO(氧化石墨烯)具有良好的亲水活性，表面积大且表面具有较多的功能基团，如羟基、羧基和环氧基等功能基团，这些功能基团与水分子具有较强的结合能力，因此易溶于水，制备方便。此外GO具有极强的吸附物理特性，对荧光分子有较强的淬灭作用。

强亲硫性是Hg²⁺的一个重要特征，其可将Hg²⁺与其它常见金属离子区分开。本发明通过硫代磷酸酯(PS)修饰将硫原子引入DNA序列，其中DNA磷酸主链中的一个非桥接氧原子被硫原子取代。Hg²⁺与S结合导致磷酸键断裂，致使带有FAM的一端远离淬灭剂，荧光强度增强。

生物芯片技术起源于核酸分子杂交。所谓生物芯片一般指高密度固定在互相支持介质上的生物信息分子(如基因片段、DNA片段、多肽、蛋白质、糖分子、组织等)的微阵列杂交型芯片(micro-arrays)，阵列中每个分子的序列及位置都是已知的，并且是预先设定好的序列点阵。芯片底部分布矩阵，将橡胶按底部的矩阵吸附在芯片上，这样橡胶将玻片表面平均分成多格而每格的传感体系互不干扰，可实现多浓度及多样本的高通量检测,见图1。且橡胶可拆卸下来循环利用，减低成本。所以将芯片作为测量传感器的载体工具简单有效。

发明内容

生物芯片和特异性切割位点DNA序列检测汞离子的方法，按照以下方法进行：

(1)设计：按检测原理设计含有一个和两个PS修饰切割位点的DNA序列，送去生物公司合成。将获得的DNA序列溶于超纯水中，终浓度为50nM。