[发明专利]一种铅的耐高盐核酸传感器及其应用

说明书

本发明公开了一种铅的耐高盐核酸传感器及其应用。所述传感器，包括分子识别元件、信号放大元件和信号转换元件，所述分子识别元件包括铅离子脱氧核酶；所述铅离子脱氧核酶由底物链与酶链组成；所述信号放大元件包括等温扩增体系，所述等温扩增体系包括扩增模板；所述信号转换元件包括氯高铁血红素和显色剂。本发明的传感器，特异性识别铅离子，通过等温指数放大反应进行信号一级的扩大和转化；在氯高铁血红素诱导下形成具有活性的G‑四链体结构，催化显色剂显色，从而产生二级放大与转化，转化成可视化的信号，可以进行高盐环境中的定性和定量的检测。

技术领域

本发明属于重金属检测技术领域，具体涉及一种铅的耐高盐核酸传感器及其应用。

背景技术

铅离子是分布广、有蓄积毒性的环境污染物。其性质稳定，可在极低的浓度下对人体产生危害，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。环境中的铅化合物主要通过消化道和呼吸道进入人体，但液态铅化合物也可以通过皮肤接触进入人体。被人体吸收的铅率先进入血液中，形成可溶性磷酸铅、甘油磷酸铅等有机铅化合物。铅与蛋白质相结合，在体内循环，可被肝、肾、脑、胰等内脏器官组织吸收。这些器官组织中的铅，以不溶性的三磷酸铅为主要形式转移沉积到骨骼中。除此之外，二价铅离子能抑制乙酰胆碱醋酶、碱性磷酸酶、三磷酸腺苷酶、碳脱水酶和细胞色素氧化酶的活性，扰乱机体正常发育过程中所必需的生化反应和生理活动。人体摄入过量的铅，会引起中枢神经系统损伤，出现疲惫、头疼、痉挛、精神障碍等可损害骨髓造血系统，导致贫血可作用于心血管系统，导致动脉硬化、心肌损害。儿童的神经系统尤其容易受到铅的影响，即便较低浓度的铅暴露都有可能对儿童产生严重的、不可逆的神经损害。

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。以醚类、多胺类、环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。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种能够实现可视化检测、简便快速、高灵敏度和高特异性，基于铅离子核酶、等温指数放大反应(EXPAR)和G-四链体液相传感的铅离子检测的功能核酸显色传感器。

本发明基于的基本原理为：铅离子脱氧核酶由底物链与酶链两条寡核苷酸链组成、形成特定的二级结构；痕量的铅离子能够特异性识别铅离子脱氧核酶、结合核酶的酶链，并激活核酶、切割核酶的底物链，产生切割产物。在切割产物存在的时候，促发EXPAR发生、放大信号，并生成大量富含鸟嘌呤的寡核苷酸序列，该序列在氯高铁血红素诱导下形成G-四链体结构、发挥类辣根过氧化物酶(HRP)活性，催化过氧化氢与四甲基联苯胺显绿色，硫酸终止反应后显黄色。可以通过手持式光谱检测仪进行检测与定量。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种铅的耐高盐核酸传感器，括分子识别元件、信号放大元件和信号转换元件，

所述分子识别元件包括铅离子脱氧核酶；所述铅离子脱氧核酶由底物链与酶链组成；

所述信号放大元件包括等温扩增体系，所述等温扩增体系包括扩增模板；

所述信号转换元件包括显色剂和氯高铁血红素；

所述脱氧核酶底物链、酶链和扩增模板序列如下表：

上述传感器中，所述等温扩增体系包括A体系和B体系；

所述A体系包括：扩增模板、dNTPs、脱氧核酶切割产物；