[发明专利]一种基于电化学DNA生物传感器的Pb2+、Hg2+同时测定方法

说明书

技术领域

本发明属于分析化学和化学传感器技术领域，涉及一种基于汞离子、铅离子诱导DNA构型发生改变的电化学DNA传感器的制备方法，并将所制备的传感器应用于实际水体系两种离子低浓度时的同时检测及单独检测。该方法可有效分析重金属离子在环境中的污染特点，构建环境污染事故的应急监测系统。 

背景技术

近年来，采用电化学传感器方法对有毒重金属离子的检测已成为研究热点之一。与基于生物催化(酶、微生物等)和免疫原理的生物传感器相比，DNA除了能够特异性识别小分子，还具有识别层十分稳定，受环境干扰和限制少，并且易于合成或再生以供重复利用等优点，诸多优势使得电化学DNA传感器作为一种新型的检测技术在环境监测领域有着广阔的应用前景。 

汞离子和铅离子作为“优先管理有害物质名单”上的两种重要金属离子，因能对人体及环境产生毒害影响而备受人们关注。如今发展迅速的电化学和光学传感技术，如基于荧光探针、金纳米粒子、DNA酶、半导体量子点和碳纳米管等方法，因具有操作简单、灵敏度高、分析成本低等优点，逐渐被广泛应用于Hg²⁺和Pb²⁺的检测。Tang等基于Hg²⁺对T-T碱基对结构的特异性识别作用，通过观察嵌插剂插入到双链DNA前后电化学信号的改变情况，作为检测汞离子的依据。Chang等利用能与Pb²⁺特异结合的脱氧核酶和微制作电泳装置制造了一种简单、微型化和具有选择性的DNA传感器，对Pb²⁺的检测浓度达到了11nM。尽管这些方法都可以实现对Hg²⁺和Pb²⁺的选择性检测，但绝大部分都针对单一金属离子进行研究，应用同一种DNA探针同时对两种离子进行测量的方法却鲜有报道。Liu等利用一条标记有荧光基团的DNA探针，基于汞离子和铅离子引起DNA构型发生改变引起的光化学信号的变化情况，成功对Hg²⁺和Pb²⁺实现了同时检测。但是该方法引入了有毒的NaCN掩蔽剂，并且存在较高的背景信号干扰和较低的灵敏度等缺点，因而在实际检测中受到多方面因素的限制。 

如上所述，目前在利用电化学DNA传感器对重金属离子的检测方面，仍缺乏对两种及其以上金属离子同时测定的研究，不利于实现多目标物的分析检测，因而开发出一种能同时检测多种离子的传感检测技术，在完善我国现有检测技术手段，构建污染事故应急监测系统方面具有现实意义。 

发明内容

本发明的内容就是提供一种基于电化学DNA传感器的Pb²⁺、Hg²⁺同时测定方法，并通过引入掩蔽剂可以有效实现对两种离子的检测。 

本发明的技术方案如下： 

基于电化学DNA传感器的Pb²⁺、Hg²⁺同时测定方法，包括以下步骤： 

1 电极的预处理与活化： 

将金电极在鹿皮抛光布上用Al₂O₃粉末抛光至镜面，依次在乙醇和去离子水中超声，然后在H₂SO₄溶液中进行活化处理，用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，即可得到表面干净的金电极。 

2 DNA修饰电极的制备： 

将活化的金电极浸泡在一定浓度的DNA杂化溶液中，室温下静置4-5天。巯基修饰的DNA通过Au-S键作用自组装于金电极表面，得到DNA修饰电极。 

3 DNA生物传感器对不同单一金属离子体系的检测： 

将DNA修饰电极在K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆]溶液中进行电化学阻抗测量，测完后用缓冲溶液淋洗，并分别放置在一定浓度的Hg²⁺、Pb²⁺、Co²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺等溶液中作用，然后再进行电化学阻抗测量，比较作用前后阻抗值的变化。 

4 DNA生物传感器对Hg²⁺和Pb²⁺共存体系中的单独检测：