[发明专利]一种高灵敏度的铅离子检测方法

说明书

本发明主要涉及生物技术领域，公开了一种高灵敏度的铅离子检测方法，包括：样品处理、引物制备、互补杂交、等温扩增、模拟酶制备、催化显色、铅离子浓度计算；操作简单，原理清晰，使用的各步反应条件成熟，易于控制，同时不需要标记荧光和金纳米基团，避免降低脱氧核酶的活性，无需使用昂贵的试剂和大型仪器，成本低廉，反应时间较快，总反应时间小于2h，同时对铅离子的检测较为灵敏，最低检测浓度为10nM，能够对水体进行严格监控，治理环境污染，保障人体安全，同时显色明显，肉眼可视，提供一种新的铅离子检测方法。

技术领域

本发明主要涉及生物技术领域，尤其涉及一种高灵敏度的铅离子检测方法。

背景技术

铅离子在非常低的浓度下即可对人体产生危害，在极低的浓度下即可产生副作用，铅进入人体后，会对神经系统、血液循环系统、消化系统以及泌尿系统等带来多重损伤。世界卫生组织规定饮用水中铅含量不应超过10μg/L，空气中铅含量不能超过0.5μg/m³，一般人体中约含铅77mg，联合国粮农组织和世界卫生组织提出：每人每日铅允许摄人量约为420μg，铅中毒标准为小于100μg/L，当人体血铅含量大于或等于100μg/L，即为铅中毒，但血铅含量超过60μg/L即可导致儿童注意力不集中，多动，成绩下降，厌食和钙锌铁缺乏等。

目前金属元素的检测主要采用光谱法，包括原子（吸收、发射、荧光等）光谱、分光光度法等，电化学、声学等方法也有应用，但这些方法依赖于大型仪器和专人操作，在现场和野外检测中受到限制。以冠醚类、多胺类、杯芳烃类等有机小分子为代表的化学传感方法也有一定的发展，目前存在灵敏度低、可重复性差、检测在有机溶剂中进行等不足之处，检测的可靠性和实用性不高。因此迫切需要发展无污染的、简便快速、高灵敏度和高特异性的方法来满足微量金属检测的需要。

功能核酸是一类具有特定生物功能的核酸分子，包括核酸适配体aptamer、脱氧核酶DNAzyme和aptazyme（aptamer与DNAzyme的复合物）等，其功能远远超出传统核酸的遗传作用。近年来功能核酸已被广泛应用于生物传感等分子识别和应用研究领域，并对蛋白质、金属离子以及小分子等进行检测。在金属离子检测方面的功能核酸，包括荧光传感器、比色传感器和电化学传感器等生物传感器。

脱氧核酶（DNAzyme）是功能核酸的一种，是经过指数富集的配基系统进化技术（SELEX）筛选出来的一种具有催化功能的单链DNA片段，具有高效的催化活性和结构识别能力，且大多数的脱氧核酶具有金属离子依赖性，只有在特定金属离子存在时才表现出催化活性，脱氧核酶由酶链和底物链组成，酶链与底物链杂交，底物链中部含有一切割位点，铅离子依赖性脱氧核酶以铅离子作为其催化反应的辅因子，在铅离子存在的条件下底物链被切割并与酶链分离，并且酶的活性与铅离子的浓度呈正相关。目前，人们已筛选出可用于识别Pb²⁺离子的脱氧核酶，活性依赖于Pb²⁺的脱氧核酶已被人们广泛用于Pb²⁺的检测。

基于脱氧核酶的这种特殊的性质，科学家们设计出了许多对Pb²⁺具有高度敏感性、专一性的荧光、比色传感器，利用荧光团标记、新材料（如金纳米颗粒）等将脱氧核酶对金属离子专一性转变为物理上可以检测到的信号，用于环境中的重金属离子Pb²⁺的检测。尽管这些方法在Pb²⁺检测方面做出了巨大的贡献，但是这些方法大多都基于对脱氧核酶的标记修饰，或者用到金纳米等较为昂贵材料，不仅实验成本高，实验操作复杂，而且标记还可能会对脱氧核酶的活性造成一定程度的损害，因此需要一种无需基团标记和金纳米材料、快速、灵敏的检测方法。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种新型可视化、超灵敏、简单快速的铅离子检测方法，用于水体中铅离子含量的检测。

一种高灵敏度的铅离子检测方法，包括以下步骤：