[发明专利]一种检测Hg2+的生物传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可用于环境监测、医疗卫生、食品安全、生命科学等领域的检测Hg²⁺的生物传感器及其制备方法。本发明利用表面正电荷修饰技术及静电作用将金纳米笼与Hg²⁺识别探针相结合，构建了带有分子生物门的纳米载体，通过特异性的分子识别反应，导致富含T碱基的单链DNA分子门被打开，释放出荧光分子，实现了荧光信号的检测。因此，利用该生物传感器，能够实现对Hg²⁺的高灵敏、高选择性检测。同时，基于本发明的纳米载体中客体分子的可控释放技术也为肿瘤靶向、药物输送、重大疾病的临床诊断与治疗提供新的途径和方法。

技术领域

本发明涉及一种Hg²⁺传感器及其制备方法，具体涉及一种可在生物体内、食品、医药以及环境中应用的用于检测Hg²⁺的生物传感器及其制备方法。

背景技术

众所周知，重金属污染对人类身体健康和生存环境造成了日益严重的影响。汞是一种具有严重生理毒性的重金属，具有高迁移性及生物富集性，广泛分布于各类环境介质和食物链中，通过迁移和转化作用，循环于水体、土壤、大气和生物圈等。Hg²⁺废水污染物是构成水体污染的重要组成部分，排入水中的无极汞污染物不能被生物降解，而是参与食物链循环，可被微生物转化为毒性更强的甲基汞，在生物体内大量富集后经过食物链(尤其是鱼类)进入人体，严重威胁着人类的健康，可造成中枢神经系统、内分泌系统及脑部的损害，此外，它可能还会破坏人体免疫系统，甚至导致死亡。为此，美国环境保护署(EPA) 和欧共体分别提出了饮用水中汞的最大容许值为10nM和5nM。

因此，建立快速、灵敏、准确的Hg²⁺检测方法不仅有助于环境监测，同时对于临床医学、生命科学、食品卫生、医药及化妆品等诸多领域也有着重要的现实意义。

目前，Hg²⁺的检测方法主要包括：分光光度法、原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICPMS)、冷蒸气原子荧光光谱法、色谱法、电化学法等，然而，相比于昂贵的仪器和试剂、繁杂的样品预处理、耗时的检测流程等，荧光法更适合于Hg²⁺的检测，不但较好地满足了方便、经济、快捷地检测要求，同时，还具有高灵敏、高选择性的优点，在水环境治理、临床医学、创造生态文明环境及保障人民健康方面具有重大的现实意义。

近年来，现代分子生物学技术及纳米新材料的发展为Hg²⁺的高灵敏、特异性生物传感检测技术提供了新的思路和有利条件，涌现出许多新技术、新方法。作为金纳米粒子家族中的新生代，金纳米笼一经问世就引发了广泛的关注和研究。研究表明，包括Hg²⁺在内的多种金属离子能够特异性地和核苷酸“桥连”，使之形成稳定的金属离子-碱基对。其中， Hg²⁺能够和错配的DNA碱基对T-T相互作用，形成稳定的T-Hg²⁺-T碱基对，这种特性已在生物传感的设计与应用方面显示出巨大的潜力，为Hg²⁺的检测提供了新型、特异、高效的检测平台。采用表面正电荷修饰的金纳米笼作为纳米容器，利用富含T碱基的单链DNA 与金纳米笼表面的静电作用构建生物传感器的技术还未见文献报道。

发明内容