[发明专利]用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器及其构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感器，尤其是涉及一种用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器及其构建方法。

背景技术

生物传感器是是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。电化学生物传感器具有快速、简便、灵敏和价廉等优点，在环境监测、临床检验、食品和药物分析、生化分析等研究中有着广泛的应用前景。自从Hg²⁺介导的胸腺嘧啶(T)错配被发现后，不断地涌现出各种基于DNA的检测方法，并逐渐成为监测Hg²⁺的主要方法。对于DNA电化学生物传感器的制备及在其汞离子检测中的应用进行研究，目的是为了进一步提高对重要生命物质DNA的认识和利用能力。过氧化氢含有三价铁离子，具有电化学活性，在电极表面会发生氧化还原反应，过氧化氢上的三价铁离子在电极表面被还原成二价铁离子，产生电化学信号。循环伏安法、差分脉冲伏安法是电化学分析中的常用方法。循环伏安法是改变电位以得到氧化还原电流方向的电化学分析方法，主要是以施加一循环电位的方式来进行，从一起始电位以固定速率施加到一终点电位，再以相同速率改变回起始电位，此为一个循环，并记录电流-电势曲线。当某物质具有电化学活性时，会出现氧化峰和还原峰，当从低电位往高电位扫描时，会使分析物产生一氧化电流的氧化峰，当从高电位往低电位扫描时，则产生一还原电流的还原峰。对于一个新的电化学体系，首选的研究方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图”，常用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。差分脉冲伏安法是在一个线性变化的扫描电压上，施加一等振幅的脉冲，所测定的是施加脉冲振幅前后的电流差Δi，记录的曲线只有氧化峰或还原峰，同样，当从低电位往高电位扫描时，会使分析物产生一氧化电流的氧化峰，当从高电位往低电位扫描时，则产生一还原电流的还原峰。差分脉冲伏安法灵敏度好、分辨率高，具有很好的检测能力，常被用来定量分析。

中国专利CN101846648A公开一种石墨烯量子点修饰的电化学生物传感器及其制备方法。该电化学生物传感器为三电极体系传感器，所述的三电极中的对电极是铂电极，参比电极是饱和甘汞电极，工作电极为表面包覆有1～4层石墨烯量子点的玻碳电极。该发明的石墨烯量子点修饰的电化学生物传感器能成功识别最低浓度为50nM的目标单链DNA的电化学生物传感器，当有目标单链DNA时，取等量互补单链DNA与其形成双链DNA，其电化学信号与仅有互补单链DNA有明显差别，便能起到快速检测目标单链DNA的作用。而且该段单链DNA不需巯基或荧光基团修饰，应用方便。该发明所检测的单链DNA是一段任意序列的核酸，理论上，该发明适用于不能形成内部双链的任意单链核酸序列，因此，将其置换成跟疾病相关的特异序列基因，即可用于疾病相关的基因检测，应用前景广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便的、廉价的用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器及其构建方法，可通过汞离子特异性地与探针DNA结合引起的电化学信号变化达到能够特异性地检测水溶液中的汞离子检测水溶液中汞离子的目的。

所述用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器是利用DNA分子中的巯基和金盘电极的表面形成稳定的Au-S键，将DNA分子自组装到金盘电极的表面，然后利用汞离子与DNA分子中的胸腺嘧啶(T)特异性结合，特异性检测水溶液中的汞离子。

所述用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器设有金盘电极和信号剂，在金盘电极表面自组装单链DNA分子层，所述单链DNA分子层作为探针，每条探针序列均为5’-(T)_n-3’，n≥5，5’端修饰有巯基；所述信号剂为过氧化氢溶液。

所述金盘电极的直径可为2mm。

所述用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器的构建方法包括以下步骤：

1)将金盘电极进行清洗，吹干；

2)在离心管中加入巯基化DNA，将步骤1)吹干后的金盘电极插入离心管中孵育，巯基修饰的DNA便可通过Au-S键固定在金电极表面；

3)将固定DNA探针的金盘电极浸入巯基己醇中，室温下孵育后，得到排列整齐的DNA探针，即用于汞离子检测的DNA电化学生物传感器。

在步骤1)中，所述金盘电极的直径可为2mm，所述清洗可将金盘电极依次进行抛光、超声和电化学清洗，然后用纯水清洗；所述吹干可采用氮气吹干。

在步骤2)中，所述巯基化DNA可采用200μL浓度为1～10μM的巯基化DNA；所述孵育可放置4℃冰箱孵育。