[发明专利]温度可控的电化学汞离子传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种温度可控的基于核酸外切酶(ExoIII)目标循环信号放大的电化学Hg²⁺传感器及其制备方法，该传感器包括金盘热电极，信号探针P1，辅助探针P2和核酸外切酶。P2与P1的互补产生可识别Hg²⁺的T‑T错配结构，与Hg²⁺形成带有T‑Hg²⁺‑T结构的具有3¢平端的双链结构。诱导核酸外切酶III对P1进行消解，最终电极表面P1的量减少，Fc化学信号也因此下降；电极表面Fc电化学信号的减少程度与Hg²⁺浓度呈线性关系，即可实现对Hg²⁺的高灵敏度检测。

技术领域

本发明属于生物分析技术领域，具体涉及一种温度可控的电化学汞离子传感器及其制备方法，应用于核酸检测领域。

背景技术

重金属离子Hg²⁺等由于它们的性质相对比较稳定，在自然环境中很难被生物降解，且具有很强的生物毒性，会通过食物链的富集最终残留在人体内，并破坏人体的各种生理功能，最终对人体的组织器官甚至于生命构成严重威胁。因此，对汞离子建立快速、可靠的检测方法的研究，在环境监测与食品安全检测等方面具有非常重要的意义。

传统的重金属离子检测方法主要是依赖于大型的专业仪器，这些方法主要缺点是成本高且使用维护要求高等。因此相比之下，电化学分析技术是通过导线来感测待测物质信号的，具有仪器设备简单、操作方便易自动化、便于携带等优点，且其兼备灵敏度和准确度较高、选择性好等优点，因此常用于金属离子检测。2004年Ono小组首次提出“T-Hg²⁺-T”结构，即Hg²⁺能够与T-T错配碱基对特异性结合，形成“T-Hg²⁺-T”稳定的结构。将T-T作为Hg²⁺特异性识别基团，从而可以构建出多种的Hg²⁺传感分析方法。由于很低浓度的Hg²⁺就会对人体的健康造成严重损害，因此高灵敏度和高准确性一直是分析检测方法的改进目标。针对这一需求，一种简单、快速的基于外切酶III的信号放大方法被广泛运用于各种分子离子的高灵敏检测。

外切酶Ⅲ是一种对温度变化十分敏感的生物大分子，温度低于最适温度时酶的活性较差，但过高的温度极易使酶分子结构发生不可逆转的变性导致酶失活。以往报道的电流型生物传感器，大多控制实验体系的整体温度变化，所需装置复杂，操作不易；在热电极表面构建生物传感器，可以只改变电极表面温度使酶处于最适条件而不对溶液进行整体加热，又增强了溶液对流，提高了传质速率，可缩短传感器到达稳态电流的时间，并增大电极响应信号。

发明内容

本发明目的在于提供一种温度可控的电化学汞离子传感器及其制备方法。本发明利用双链DNA序列中的特殊碱基对T-T错配能够与Hg²⁺特异性结合，再利用外切酶的切割作用释放Hg²⁺，实现对Hg²⁺的高灵敏分析检测；本发明的传感器结构简单、检测时间短、灵敏度高、选择性好，为环境监测与食品安全等方面提供了一种快速、低成本检测Hg²⁺的方法。

为了实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

一组用于温度可控的电化学汞离子传感器的信号探针，信号探针P1与辅助探针P2互补存在可以识别Hg²⁺的T-T错配结构，其核苷酸序列如下：

信号探针P1：5’-SH-(CH₂)₆ -CCCCA T(Fc)CGCC ACCAG CTTCT -3’，

辅助探针P2：5’-TGTAG CTGGT GGCGA TCCCA C-3’；

其中，信号探针P1的近5’标记了二茂铁（Fc）且其5’端有巯基化修饰。