[发明专利]基于电场调控传感界面适配体取向的Pb2+

说明书

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及基于电场调控传感界面适配体取向的Pb²⁺、Hg²⁺同时比率电化学检测方法。本发明设计蒽醌(AQ)标记的互补cDNA，同时结合亚甲基蓝(MB)标记的Pb²⁺适配体和二茂铁(Fc)标记的Hg²⁺适配体，并以PCR合成的DNA结构构建感知界面。在预富集过程中，电场首先推动离子接近适体，并保持离开DNA的方向，有利于后续的识别；之后，测试电化学信号时，电场保留方向的DNA为AQ提供稳定电流作为检测参比信号。由此构建新型双比率电化学适配体传感器，实现Pb²⁺、Hg²⁺的特异性富集和精准检测；本发明为制造高性能电化学传感器用于重金属离子检测提供了一种新方法。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及基于电场调控传感界面适配体取向的Pb²⁺、Hg²⁺同时比率电化学检测方法。

背景技术

随着农业技术的快速发展，各种肥料、微量营养素和农药的广泛使用保证了农产品的良好生长和质量。然而，过多地使用农用化学品加剧污染了生态系统，尤其是土壤和水。其中，铅(Pb²⁺)和汞(Hg²⁺)由于其不可生物降解、易生物积累、对人体健康构成严重威胁等特点被世界卫生组织(WHO)列为最危险的重金属污染物。因此，具有高灵敏度和精准度的快速检测铅和汞在环境保护中具有重要意义。

到目前为止，相关文献多种Pb²⁺和Hg²⁺的检测方法，国内外已建立起来的检测方法包括电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)、荧光法、比色法、电化学发光法和电化学法(EC)。其中电化学法是利用氧化还原反应等电化学的响应信号对被测物质进行检测的一种分析方法。电化学适配体传感器在Pb²⁺和Hg²⁺的选择性分析中具有广阔的前景；研究人员发现利用T-T错配可以特异性地捕获Hg²⁺，与T-Hg²⁺-T形成DNA双链，G碱基可以特异性地捕获Pb²⁺形成G四链体。

然而，G四链体和T-Hg²⁺-T结构形成的孵育时间较长以及线性DNA的不规则缠绕对传感界面造成较为复杂的干扰受到了较为长久的影响。Kelley等人利用原子力显微镜研究了外加电场对DNA表面形貌的静电效应影响，DNA的螺旋方向会随着施加不同的电压改变而改变。但是目前的研究方法仍然存在时间长、性能不佳的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在解决所述问题之一；提供一种集于快速特异性富集与多目标同时检测的电化学适配体传感器，实现土壤等复杂环境样品中Pb²⁺和Hg²⁺的同时、精准分析。

首先，制备一种无标记信号探针-蒽醌(AQ)与辅助线性DNA(cDNA)搅拌复合，通过蒽醌(AQ)与cDNA携带的氨基(-NH₂)的非共价作用形成AQ-cDNA；利用基因扩增仪(PCR)与适配体Fc-apt和MB-apt进行合成，形成稳定双链结构PCR-DNA；金纳米粒子(AuNPs)将巯基修饰的PCR-DNA线性适配体固定在传感界面；引入可以产生电荷电子转移的静电场，使带负电荷的PCR-DNA与静电场产生静电排斥，保持PCR-DNA结构稳定不变；其中，PCR-DNA的一部分包括携带电化学分子蒽醌(AQ)的线性cDNA适配体序列，另一部分包括携带电化学分子亚甲基蓝(MB)的线性适配体用于识别Pb²⁺，携带二茂铁(Fc)电化学信号分子线性适配体用于识别Hg²⁺，由此构建新型双比率电化学适配体传感器。