一種檢測樣品中鉛離子濃度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檢測樣品中鉛離子濃度的方法，包括：（1）將金納米粒子和富含G堿基的DNA序列混合，富含G堿基的DNA序列吸附在金納米粒子的表面并且能特異性識別鉛離子；（2）將待測樣品與上述混合物混合，在鉛離子存在的條件下，富含G堿基的DNA序列會形成G-四聯(lián)體從金納米粒子表面解吸附下來；（3）金納米粒子發(fā)生聚集，體系顏色由紅色變成藍色；（4）基于步驟（3）中顏色的變化，確定所述樣品中的鉛離子濃度。該方法可以提出了一種全新的、簡單快速的、高選擇性、高靈敏性的生物傳感器，用以檢測樣品中鉛離子的濃度。
【專利說明】—種檢測樣品中鉛離子濃度的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種檢測樣品中鉛離子濃度的方法，特別涉及一種基于金納米粒子與G-四聯(lián)體的鉛離子檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料由于其獨特的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，使其在生物傳感器中的應(yīng)用已成為國際上的研究前沿和研究熱點。金納米粒子是最早出現(xiàn)，研究最多的納米材料之一。它在生物標記、傳感器構(gòu)建及生物芯片檢測等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。常用金納米粒子制備簡便而且可控，長期分散性、穩(wěn)定性好，具有良好的生物相容性，并且具有獨特的光學(xué)性質(zhì)，使其在分析檢測領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。
[0003]鉛離子的檢測方法主要有:雙硫腙分光光度法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、陽極溶出伏安法、示波極譜法、生物染色劑試紙法等。但這些方法不僅需要大量的預(yù)處理，而且對操作人員有很高的技術(shù)要求。因此，研究快速、簡便的檢測鉛離子的濃度方法仍然具有重要的現(xiàn)實意義。
[0004]因此，需要對鉛離子的檢測方法做進一步的改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種檢測樣品中鉛離子濃度的方法，用以實現(xiàn)水中鉛離子的簡單快速的檢測，以克服現(xiàn)有的鉛離子檢測方法操作不便的問題。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種檢測樣品中鉛離子濃度的方法，其特征在于，包括:
(1)將金納米粒子和富含G堿基的DNA序列混合，富含G堿基的DNA序列吸附在金納米粒子的表面并且能特異性識別鉛離子；
(2)將待測樣品與上述混合物混合，在鉛離子存在的條件下，富含G堿基的DNA序列會形成G-四聯(lián)體從金納米粒子表面解吸附下來；
(3)金納米粒子發(fā)生聚集，體系顏色由紅色變成藍色；
(4)基于步驟(3)中顏色的變化，確定所述樣品中的鉛離子濃度。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，G-四聯(lián)體是由一段富含G堿基的DNA序列，在特定的離子強度和pH值條件下,通過 單鏈之間或單鏈內(nèi)的對應(yīng)G堿基之間形成Hoogsteen堿基配對，從而使4條或4段富含G堿基的DNA單鏈旋聚成一段平行右旋的G-四聯(lián)體。G-四聯(lián)體現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生物分析【技術(shù)領(lǐng)域】，如應(yīng)用于對核酸、蛋白質(zhì)、金屬離子和有機分子的檢測。金納米粒子和富含G堿基的DNA序列存在溶液中時，DNA吸附在金納米粒子周圍對其起到穩(wěn)定作用。當存在鉛離子后，富含G堿基的DNA會形成G-四聯(lián)體從金納米粒子表面解吸附下來，隨后引起金納米粒子的聚集，體系顏色由紅色變成藍色。本發(fā)明的發(fā)明人基于該原理，根據(jù)體系顏色的變化，開發(fā)了一種簡便、快速、高選擇性、高靈敏性的生物傳感器，用以檢測水中鉛離子的濃度。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以利用本發(fā)明的方法進行檢測的樣品的類型并不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，可以為水溶液，例如飲用水、地下水、污水等。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述方法還可以具有下列附加技術(shù)特征:
進一步的，所述的富含G堿基的DNA序列具有如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列。由此，可以進一步提高利用本發(fā)明方法進行鉛離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0008]進一步的，所述的金納米粒子的濃度為0.075nM。由此，可以進一步提高利用本發(fā)明方法進行鉛離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0009]進一步的，所述的富含G喊基的DNA序列的濃度為ΙΟΟηΜ。由此，可以進一步提聞利用本發(fā)明方法進行鉛離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0010]進一步的，所述的待測樣品中鉛尚子濃度為1-1000 nM。由此，可以進一步提聞利用本發(fā)明方法進行鉛離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0011]進一步的，所述的待測樣品中鉛離子濃度為5-500 nM。由此，可以進一步提高利用本發(fā)明方法進行鉛離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0012]進一步的，基于下列線性方程，確定所述樣品中鉛離子的濃度:y=6.233X 10_4x+0.0727，y為不同鉛離子濃度下的相對吸光度值，x為相應(yīng)鉛離子的濃度。由此，可以進一步提高利用本發(fā)明方法進行鉛離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于體系的顏色變化，確定所述樣品中的鉛離子濃度是通過將所述體系的顏色與標準曲線進行比較而完成的，其中，所述標準曲線是基于已知鉛離子濃度分別為1ηΜ、5ηΜ、10ηΜ、50ηΜ、100 ηΜ、200ηΜ、500ηΜ、1000 nM的標準樣品進行平行實驗而建立的。由此，可以進一步提高利用本發(fā)明方法進行鉛離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0014]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1是利用不同鉛離子濃度標準樣品進行檢測所得到的紫外吸收曲線，其中鉛離子濃度分別取 1ηΜ、5ηΜ、10ηΜ、50ηΜ、100 ηΜ、200ηΜ、500ηΜ、1000 nM。
[0016]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的特異性分析圖。
【具體實施方式】
[0017]根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當也不會限制權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明。
[0018]實施例1相應(yīng)G-DNA片段的設(shè)計與合成。
[0019]設(shè)計一段能特異識別鉛離子，并行成G-四聯(lián)體的DNA片段，DNA序列通過DNA合成儀制備。
[0020]G-DNA:5，-GGAAGGTGTGGAAGG-3’ (SEQ ID NO:1)
實施例2金納米粒子的合成。[0021]實驗用的金納米粒子參照Frens的檸檬酸三鈉還原法合成。具體操作步驟如下:將配制的1.0 mM氯金酸溶液50 mL加到錐形瓶瓶中，置于恒溫電磁攪拌器上加熱至沸騰后持續(xù)5分鐘，迅速加入0.6 mL, 38.8 mM的檸檬酸三鈉溶液，繼續(xù)攪拌加熱6分鐘，溶液的顏色由淡黃色轉(zhuǎn)變到酒紅色，此時金納米粒子生成，繼續(xù)加熱10分鐘后停止，繼續(xù)攪拌使其冷卻，4° C保存?zhèn)溆谩?br> [0022]實施例3鉛離子標準曲線的建立。
[0023]依次向離心管中加入金納米粒子，用Tris-HAc (20mM,pH 7.0)緩沖液定容至2mL,其中金納米粒子的濃度為0.075nM。向離心管中加入10 μ M的G-DNA 20 μ L，使其最終濃度為ΙΟΟηΜ，隨后依次向離心管中加入NaCl，使其最終濃度為50mM，混合均勻，測其52Inm波長處的吸光度。隨后向離心管中依次加入適量的鉛離子，使其最終濃度分別為1ηΜ、5ηΜ、10ηΜ、50nM、100 nM、200nM、500nM、1000 nM，依次向離心管中加入NaCl，使其最終濃度為50mM，反應(yīng)30分鐘，再測其680nm處的吸光度。根據(jù)相對吸光度值與鉛離子的濃度的關(guān)系，做出鉛離子的標準曲線圖。該方法的線性范圍5nM-500nM，檢測限為3nM。標準曲線的線性方程為y=6.233X 10_4x+0.0727，y為不同鉛離子濃度下的相對吸光度值，x為相應(yīng)鉛離子的濃度，線性相關(guān)性>0.99。
[0024]實施例4特異性測定。
[0025]依次向離心管中加入金納米粒子，用Tris-HAc (20mM,pH 7.0)緩沖液定容至2mL,其中金納米粒子的濃度為0.075nM。向離心管中加入10μ M的G-DNA 20 μ L，使其最終濃度為ΙΟΟηΜ，依次向離心管中加入NaCl，使其最終濃度為50mM，隨后依次向離心管中加入NaCl，使其最終濃度為50mM，測其吸光度。隨后向離心管中依次加入適量的鉛離子、汞離子、鎘離子、銅離子、鎳離子，使其最終濃度為500nM，反應(yīng)30分鐘，再測其吸光度。查看結(jié)果顯示，該方法有比較好的特異性。
[0026]實施例5實際樣品的檢測。
[0027]向自來水樣品中分別添加5nM、10nM、20nM及50 nM的鉛離子，采用上述方法確定樣品中的鉛離子濃度，結(jié)果如表1:
表1鉛離子水樣品的測定
【權(quán)利要求】
1.一種檢測樣品中鉛離子濃度的方法，其特征在于，包括: (1)將金納米粒子和富含G堿基的DNA序列混合，富含G堿基的DNA序列吸附在金納米粒子的表面并且能特異性識別鉛離子； (2)將待測樣品與上述混合物混合，在鉛離子存在的條件下，富含G堿基的DNA序列會形成G-四聯(lián)體從金納米粒子表面解吸附下來； (3)金納米粒子發(fā)生聚集，體系顏色由紅色變成藍色； (4)基于步驟(3)中顏色的變化，確定所述樣品中的鉛離子濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的富含G堿基的DNA序列具有如SEQID NO:1所示的核苷酸序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的金納米粒子的濃度為0.075nM。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的富含G堿基的DNA序列的濃度為100nΜ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的待測樣品中鉛離子濃度為1-1000nM。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述的待測樣品中鉛離子濃度為5-500nM。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:基于下列線性方程，確定所述樣品中鉛離子的濃度:
y=6.233Χ10-4x+0.0727, y為不同鉛離子濃度下的相對吸光度值，X為相應(yīng)鉛離子的濃度。
【文檔編號】G01N21/78GK103901033SQ201410164473
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】朱穎越, 鄧大慶, 王立梅, 齊斌 申請人:常熟理工學(xué)院