[发明专利]一种基于液晶的检测探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于液晶的检测探针及其制备方法和应用。所述检测探针包含基底层、连接在基底层上的核苷酸链A、通过碱基互补配对作用与所述核苷酸链A相连的核苷酸链B以及垂直排列在基底层上的向列相液晶。本发明利用二甲基十八烷基[3‑(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵将液晶层垂直锚定在玻璃基板上，利用核苷酸链的相互作用将3‑氨丙基三乙氧基硅烷、戊二醛和十二烷基三甲基溴化铵连接在一起，辅助液晶进行垂直排列。在检测铅离子时，由于铅离子对核苷酸链具有剪切作用，致使液晶乱序排列，光线入入射后发生不同程度的各个方向上的散射，正交偏光显微镜下的明暗亮度发生改变，进而通过明暗灰度值强度检测铅离子的浓度。

技术领域

本发明涉及生化传感器领域，尤其涉及一种基于液晶的检测探针及其制备方法和应用。

背景技术

随着时代和社会的进步，人们越来越关注个人身体健康和环境污染的问题，而重金属离子对人体和环境的具有巨大危害，引起人们的关注和研究。例如铅离子，在人体内达到一定含量会导致大脑记忆力减退，情绪不稳定，心血管疾病，以及幼儿的肌肉瘫痪。铅离子是一种不可降解的物质，存在于我们生活的环境中，一般人类饮用水中最大铅离子含量为15μg/L或72nM。

传统的铅离子检测方法主要包括电化学方法、比色法、阳极溶出伏安法等。虽然这些方法的灵敏度可以达到要求，但是往往需要昂贵的仪器设备、复杂的操作过程，导致了应用通常局限在检测所和医院，无法广泛运用于日常生活中。因此，为了更方便的检测铅离子浓度，研究人员还构建了一些较为新颖的离子浓度检测方法，其中就包括基于脱氧核酶(DNAzyme)检测铅离子的方法。

脱氧核酶是通过指数富集配体系统进化体外筛选技术合成的单链DNA(ssDNA)，具有很强的催化活性和生物识别能力，脱氧核酶的发展为铅离子的检测提供了新的思路。研究发现“8-17”DNAzyme活性依赖于铅离子，在铅离子存在条件下能催化底物在特定位置发生水解。“8-17”DNAzyme是一种RNA切割型DNAzyme，在铅离子存在条件下能够切割RNA使其发生裂解。目前，研究人员已经构建了基于17E荧光法检测铅离子的方法，该法在酶链及底物链上分别标记荧光和淬灭基团，加入铅离子后，底物链断裂引起荧光与淬灭基团分离，致使荧光增强。该法灵敏，检测限为10nM，但是该方法需要荧光标记，并且操作温度必须控制在4℃以下。

与此同时，液晶材料也被应用于离子检测。液晶是一种性质介于液体和晶体之间的物质，在十九世纪被发现并赋予定义，广泛应用于工作生活的各个领域。液晶具有光学各向异性和双折射特性，光线入射后会分解成两个振动方向相互垂直的折射光，不同的偏振光入射后折射率存在差异。液晶容易收到外界环境的诱导而转变形态，例如机械取向、表面活性剂、手性剂、电场、磁场等，可以通过施加或者改变这些外界条件来实现液晶在不同状态间的切换，呈现出不同的光学现象，进而将我们需要的不宜观察的微观形态变化转变为易于观察对比的光学变化。将液晶材料应用于离子检测的研究已经存在，但是其实现离子检测时往往需要配套使用较为专业的仪器设备，检测较为繁琐。

因此，研发一种简单、快捷、灵敏、能够广泛应用于生活中的铅离子检测产品及方法具有广阔的应用前景和市场价值。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于液晶的检测探针及其制备方法和应用。通过多种分子之间的相互作用帮助液晶分子垂直排列于基底层上，并结合脱氧核酶的特性实现对铅离子的检测。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于液晶的检测探针，所述检测探针包含基底层、连接在基底层上的核苷酸链A、通过碱基互补配对作用与所述核苷酸链A连接的核苷酸链B以及垂直排列在基底层上的向列相液晶。