[发明专利]一种基于铅的功能核酸的比色传感器及其应用

说明书

本发明公开了一种基于铅的功能核酸的比色传感器及其应用。该比色传感器包括分子识别元件、信号放大元件和信号转换元件，所述分子识别元件包括铅离子脱氧核酶，铅离子脱氧核酶由底物链和酶链组成；所述信号放大元件包括等温扩增体系，等温扩增体系包括扩增模板；所述信号转换元件包括硫代黄色素。本发明比色传感器基于铅离子脱氧核酶、等温指数放大反应和G‑四链体液相传感技术，分子识别元件识别铅离子，并将产生扩增产物，扩增产物在硫代黄色素作用下，形成G‑四链体结构，通过检测荧光强度，计算得出铅离子浓度，简便快速、灵敏度高、特异性高、耐高盐、成本低。

技术领域

本发明属于金属离子检测技术领域，具体涉及一种基于铅的功能核酸的比色传感器及其应用。

背景技术

铅是一种色泽光亮、质地柔软的重金属，在空气中极易氧化失去光泽，表面生成一层暗灰色的氧化物薄膜。由于具有良好的延展性、抗腐蚀性以及容易加工等特性，铅在工业生产中具有多种用途，常用于蓄电池、汽油防爆剂、建筑材料、焊接、陶瓷和玻璃制造等行业。

局部地区铅污染的主要原因是矿山开采和金属冶炼；空气中铅污染的主要来源是煤炭燃烧产生的烟尘废气；此外，据统计全世界每年约有40万吨烷基铅从汽车尾气中排出，城市生活产生的垃圾和固体废弃物中也含有大量的铅污染物。环境中铅多以Pb2⁺及其化合物的形式存在，近年来，铅污染已对生态环境、食品安全、人类健康以及工农业生产的可持续发展造成了严重影响。

铅对人体造成的毒害作用是多系统、全身性和不可逆性的。人体一旦摄入过量的铅引发铅中毒，即使通过治疗将体内的铅含量降低到正常水平，铅中毒导致的不良症状也无法消除并将伴随终生，具有不可逆转性。铅中毒的症状主要表现为：损害神经系统，导致运动和感觉失常；紊乱消化系统，出现腹痛、便秘、恶心和食欲不振等症状；破坏骨髓造血系统，造成低色素贫血或溶血性贫血；累及心血管系统，引起高血压和心律失常等症状；影响肾脏和生殖系统，降低男女的生殖功能；摧毁免疫系统，减弱机体的免疫能力。

由于铅污染具有强毒性、持久性、易迁移性和高度生物富集性等特点，因此近年来铅污染逐渐引起了世界各国的广泛关注。为防止重金属铅污染加剧，目前我国已对多种环境介质和污染物排放源中的铅含量做出了明确规定。国家标准《大气污染物综合排放标准》限定工业废气中铅的最高排放浓度为0.9mg/L；《污水综合排放标准》限定工业污水中铅的最高排放浓度分别为1.0mg/L；《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》限定固体废弃物中铅的最高浸出浓度分别为3mg/L。考虑到铅污染物的微量剧毒性，国家标准《生活饮用水卫生标准》还对居民生活饮用水中的铅含量做了较为严格的限定，规定饮用水中铅、汞的最高检出含量分别为0.01mg/L；此外，国家标准《食品中污染物限量》还对众多种类食品中铅的最高检出含量做了较为具体的规定。以上限量标准基本与美国、欧盟以及世界卫生组织的标准相接轨，部分甚至严于西方国家的标准。

目前，检测铅的分析方法主要有：(1)依靠仪器分析的紫外可见分光光度法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法和原子荧光光谱法等，这些方法灵敏度高、选择性好、检测结果准确可靠，但仪器价格昂贵、检测过程繁琐、需要专业的技术人员操作等，因此分析成本偏高，难以普及应用；(2)依靠肉眼进行判断的比色法，如二硫腙比色法、银盐比色法、纳米金比色法等，这些方法操作简单，不需使用大型的仪器设备，但是检测结果的灵敏度有限，选择性较差；(3)适应现场实时检测的快速分析法，如快速检测试纸条、酶联免疫法、生物化学传感器等，这些方法操作简单、成本低廉，而且能实现铅的现场快速检测，但检测方法的检出限较高，只能实现半定量或定性检测。因此，发展操作简单、成本低廉、灵敏度高、选择性好的新型检测方法实现铅的快速、准确检测，加强环境中铅污染的实时监测，建立铅污染的综合预防机制至关重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于铅的功能核酸的比色传感器及其应用。具体技术方案如下：

一种基于铅的功能核酸的比色传感器，包括分子识别元件、信号放大元件和信号转换元件，