[发明专利]一种功能核酸荧光传感器及其在铅离子检测中的应用

说明书

本发明涉及一种功能核酸荧光传感器及其在铅离子检测中的应用，属于生物化学技术领域。本发明设计的脱氧核酶和分子信标可作为铅离子的识别元件、信号扩增介导和信号发射元件。方法具体步骤如下：将脱氧核酶、核酶底物杂交混合于缓冲液中，加入分子信标、DNA聚合酶、限制性内切酶、多聚核苷酸激酶、dTNPs和待测液；将混合体系在特定条件下恒温孵育，冷却至室温，通过检测体系荧光强度，实现对铅离子的高灵敏快速检测。本发明通过设计的脱氧核酶和分子信标构建了自动等温级数扩增策略，无需分离操作，在单管中完成加样‑孵育‑检测过程，实现了对样品中铅离子高灵敏快速检测。

技术领域

本发明涉及一种功能核酸荧光传感器及其在铅离子检测中的应用，属于生物化学技术领域。

背景技术

GR-5脱氧核酶是通过体外筛选技术得到的单链DNA，是对铅离子具有高度特异性的识别元件。分子信标是茎环状寡链核苷酸，其基本原理是在寡链核苷酸的两端分别标记荧光基团和猝灭基团，当靶标DNA与分子信标相互杂交，分子信标的荧光基团与猝灭基团能量共振转移过程被切断进而恢复荧光信号。

等温核酸信号扩增策略是一种高效的核酸序列扩增策略，其在信号扩增过程中无需精密的温控设备和复杂的操作过程。与PCR技术相比，等温核酸信号扩增具有简单、快速、廉价等优点，其在DNA、RNA、细胞、蛋白、小分子以及金属离子高灵敏检测中具有巨大的潜在应用前景和价值。

铅离子是危险的重金属污染源之一，它严重危害人类身体健康，特别是对幼年儿童的身体健康和智力发育有着尤为严重的影响。并且，铅离子(Pb²⁺)污染也广泛分布于自然环境、生活用品以及食品中，因此需要对其实施高灵敏的检测。传统的检测方法需要复杂昂贵的仪器、繁琐的检测过程和专业的技术人员，难以满足人们对高灵敏、廉价、简单、实时、快速的检测铅离子含量的急迫需求。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种功能核酸荧光传感器，以及该荧光传感器在铅离子检测中的应用。

为了实现上述目的，本发明设计了脱氧核酶、核酶底物和分子信标，构建了等温级联扩增策略的荧光分析方法，对铅离子实现高灵敏快速检测。

本发明提供的功能核酸荧光传感器，包括脱氧核酶、核酶底物、分子信标、DNA聚合酶、限制性内切酶、多聚核苷酸激酶和dTNPs。

所述脱氧核酶序列如SEQ No.1所示；为了便于描述在本发明中将其命名为GR-5E1。

所述核酶底物序列如SEQ No.2所示，其中rA为腺嘌呤核糖核苷酸；为了便于描述在本发明中将其命名为GR-5S1。

所述分子信标序列如SEQ No.3所示，其中5′端被荧光基团标记、3′端被荧光猝灭基团标记，本发明中使用的荧光基团为FAM、荧光猝灭基团为Dabcyl；为了便于描述在本发明中将分子信标命名为MB。

进一步地，所述DNA聚合酶为大片段Bsm DNA聚合酶。

进一步地，所述限制性内切酶为限制性内切酶为Nb.Bpu10I。

进一步地，所述多聚核苷酸激酶为T4PNK。

进一步地，所述dTNPs为dATP、dCTP、dGTP、dTTP的等摩尔混合物，本发明中使用的为各10mM的混合物。

本发明还提供了一种上述功能核酸荧光传感器在铅离子检测中的应用。

应用上述功能核酸荧光传感器进行铅离子检测的步骤如下：

(1)制备脱氧核酶缓冲液、核酶底物缓冲液、分子信标缓冲液

将脱氧核酶、核酶底物、分子信标溶解于缓冲液中，得到脱氧核酶缓冲液、核酶底物缓冲液和分子信标缓冲液；

(2)绘制标准曲线