一種基於共軛聚合電解質引發的化學發光汞離子檢測的方法
2023-10-07 13:33:59
一種基於共軛聚合電解質引發的化學發光汞離子檢測的方法
【專利摘要】本發明提出了一種檢測樣品中汞離子濃度的方法，其包括：（1）將待測樣品與第一DNA分子和第二DNA分子混合，以便獲得第一混合物，其中，所述第一DNA分子和第二DNA分子均呈單鏈形式，並且均能夠與汞離子特異性結合；（2）將所述第一混合物與PMNT混合，以便獲得包含PMNT/DNA複合物的第二混合物；（3）將所述第二混合物的一部分與魯米諾-H2O2混合液混合，並檢測所得到混合液的螢光強度；以及（4）基於步驟（3）中所得到的螢光強度，確定所述樣品中汞離子的濃度。該方法提出了一種全新的、簡單快速的、高選擇性、高靈敏性的生物傳感器，用以檢測水中汞離子的濃度。
【專利說明】—種基於共軛聚合電解質引發的化學發光汞離子檢測的方
法【技術領域】
[0001]本發明涉及化學領域，具體地，涉及一種檢測樣品中汞離子濃度的方法，更具體地，涉及一種基於共軛聚合電解質引發的化學發光汞離子檢測的方法。
【背景技術】
[0002]汞離子是一種主要的環境汙染物。它對人的身體健康危害特別大，特別是兒童，微量的汞離子就能給人的大腦、神經系統，腎臟等帶來很大的危害。為了滿足社會對實際樣品檢測的日益增加的需求，發展一種對汞離子簡單快速、低成本、高選擇性、高靈敏性的檢測新方法是十分必需的。
[0003]現代對汞離子的檢測技術主要有:原子吸收光譜法、冷蒸汽原子螢光光譜法、電感耦合等離子質譜法以及電化學方法(電勢、電流、電導)等。這些方法不僅需要大型的儀器設備，還需要比較繁雜的預處理過程，成本比較高，還需要專業人員操作，難以實現對汞離子的實時實地的檢測，難以實現現代社會對汞離子檢測日益增加的需求。
[0004]因而，目前的汞離子檢測方法仍有待改進。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。
[0006]根據本發明的實施例，本發明提出了一種檢測樣品中汞離子濃度的方法，，即一種基於共軛聚合電解質引發的化學發光汞離子檢測的方法。根據本發明的實施例，其包括:
(1)將待測樣品與第一DNA分子和第二 DNA分子混合，以便獲得第一混合物，其中，所述第一 DNA分子和第二 DNA分子均呈單鏈形式，並且能夠與汞離子特異性結合；
(2)將所述第一混合物與PMNT混合，以便獲得包含PMNT/DNA複合物的第二混合物；
(3)將所述第二混合物的一部分與魯米諾-H2O2混合液混合，並檢測所得到混合液的螢光強度；以及
(4)基於步驟(3)中所得到的螢光強度，確定所述樣品中汞離子的濃度。
[0007]發明人發現，PMNT，3- (3』_氮，氮，氮-三乙基_1』_異丙基)_4_甲基_2，5_鹽酸噻吩，是一種含有離子型官能團側鏈的共軛聚合物，即水溶性共軛聚電解質。其具有同時具有傳統共軛聚合物的優異光電性質和聚電解質的水溶性的特點。PMNT通常在紫外可見光區有很強的吸光性能，並且具有「分子導線」性質，即電子或能量在共軛主鏈上快速遷移。PMNT還可以通過與帶相反電荷淬滅劑之間的電子或能量轉移對周圍環境中微量物質進行檢測，而電子或能量極易在整個聚合物鏈上離域，螢光淬滅信號被放大，這樣就能簡便地實現多種有機、無機及生物分子的納摩爾甚至皮摩爾級快速檢測。
[0008]根據本發明的實施例，發明人基於PMNT能夠引發魯米諾-H2O2強烈的化學發光的原理。再利用汞離子能夠與核酸中的兩個胸腺嘧啶鹼基(T)形成非常穩定的T-汞離子-T配合物結構的原理，提出了一種全新的、簡單快速的、高選擇性、高靈敏性的生物傳感器，用以檢測水中汞離子的濃度。由於第一 DNA分子和第二 DNA分子均為單鏈DNA分子，並且能夠與汞離子特異性結合，從而當樣品中存在汞離子時，會通過與汞離子的特異性結合，而第一 DNA分子與第二 DNA分子形成雙鏈DNA結構，如果樣品中不含有汞離子，則第一 DNA分子與第二 DNA分子仍呈現單鏈狀態。由於單鏈DNA分子和雙鏈DNA分子與PMNT形成的PMNT/DNA複合物產生的螢光強度有差異，據此確定所述樣品中汞離子的濃度
根據本發明的實施例，可以利用本發明的方法進行檢測的樣品的類型並不受特別限制。根據本發明的具體實施例，可以為水溶液，例如飲用水、地下水、汙水等。
[0009]根據本發明的實施例，所述第一DNA分子具有SEQ ID NO:1所不的核苷酸序列,所述第二 DNA分子具有SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列。由此，可以進一步提高利用本發明方法進行汞離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0010]根據本發明的實施例，所述第一 DNA分子和所述第二核酸分子的濃度均為50 u M0由此，可以進一步提高利用本發明方法進行汞離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0011]根據本發明的實施例，所述待測樣品中汞離子濃度不低於0.7nM，優選為lnM?20nM。由此，可以進一步提高利用本發明方法進行汞離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0012]根據本發明的實施例，所述PMNT的濃度為1.0 X 10_8M。由此，可以進一步提高利用本發明方法進行汞離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0013]根據本發明的實施例，所述魯米諾-H2O2混合液是通過將5.0X KT4M的魯米諾和LOXlO-3M的H2O2按體積1:1混合而得到的。由此，可以進一步提高利用本發明方法進行汞離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0014]根據本發明的實施例，所述第二混合物與所述魯米諾-H2O2混合液等體積混合。由此，可以進一步提高利用本發明方法進行汞離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0015]根據本發明的實施例，基於下列線性方程，確定所述樣品中汞離子的濃度: y=-809.44x+16801,
其中，y為所述螢光強度，X為所述待測樣品中汞離子的濃度。
[0016]根據本發明的實施例，基於步驟(3)中所得到的螢光強度，確定所述樣品中汞離子的濃度是通過將步驟(3)中所得到的螢光強度與標準曲線進行比較而完成的。根據本發明的實施例，優選地，所述標準曲線是基於已知汞離子濃度分別為O、lnM、2nM、5nM、IOnM, 15nM和20nM的標準樣品進行平行實驗而建立的。由此，可以進一步提高利用本發明方法進行汞離子濃度檢測的效率和靈敏度。
[0017]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1顯示了根據本發明一個實施例的不同汞離子濃度標準樣品的螢光光譜圖；
圖2顯示了根據本發明一個實施例的汞離子標準曲線圖；以及 圖3顯示了根據本發明一個實施例的汞離子特異性分析圖。【具體實施方式】
[0019]根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用於說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所描述的本發明。
實施例
[0020](I)水溶性共軛聚電解質PMNT的合成；
基於Ho et al., 2002,Angewandte Chemie International Edition 41, 1548 - 1551所公開的方法，利用N，N- 二乙基丙醇胺及3-Br-4-甲基噻吩為原料，合成水溶性共軛聚電解質PMNT。
[0021](2)相應DNA片段的設計與合成；
設計出能與汞離子離子特異結合的DNA1，以及DNA2。DNA序列通過DNA合成儀製備。
[0022]DNAl:5』 - GGTGACCATTTTTGCAGTG-3』 (SEQ ID NO:1)
DNA2:5』 - CACTGCTTTTTTGGTCACC-3』 (SEQ ID NO:2)
(3)汞離子標準曲線的建立；
在離心管中分別依次加入50 ii M的DNAl、50 u M的DNA2各50 y L，隨後向離心管中依次加入L汞離子，使其最終濃度分別為0、lnM、2nM、5 nM、10 nM、15nM、20 nM，反應20分鐘後，再加入IOOu L的1.0XKT8M PMNT，反應30分鐘。
[0023]分別取100 ii L上述PMNT/DNA雜交緩衝液，再加入100 U L的魯米諾-H2O2混合液(5.0X 10_4M的魯米諾和1.0X 10_3M的H2O2按體積1:1混合)依次測其螢光強度，以汞離子濃度為橫坐標，螢光強度為縱坐標做出汞離子的標準曲線圖。
[0024]圖1顯示了不同汞離子濃度標準樣品的螢光光譜圖，圖2顯示了所構建的檢測汞離子標準曲線圖。通過圖2可以看出，該方法的線性範圍lnM-20nM，檢測限為0.7nM。標準曲線的線性方程為y=_809.44x+16801，y為不同汞離子濃度下的螢光強度，X為相應汞離子的濃度，線性相關性>0.99。
[0025](4)特異性測定；
首先向離心管中分別依次加入50 ii M的DNAl、50 y M的DNA2各50 y L，隨後依次向離心管中依次加入汞離子、Cu2+、Cd2+、Pb2+、Ni2+、Fe2+各5 ii L，使其最終濃度20 nM,反應20分鐘後，再加入100 ii L的1.0X KT8M PMNT，反應30分鐘。分別取100 u L上述PMNT/DNA雜交緩衝液，再加入100 u L的魯米諾-H2O2混合液(5.0 X 10_4M的魯米諾和1.0X 10_3M的H2O2按體積1:1混合)依次測其螢光強度。圖3顯示了汞離子特異性分析圖。由圖3可以看出，該方法有比較好的特異性。
[0026](5)實際樣品的檢測；
向自來水樣品中分別添加lnM、5nM、10nM及20 nM的汞離子，採用前面的方法測定汞離子濃度。結果如下表所示:
表1.汞離子水樣品的測定
【權利要求】
1.一種檢測樣品中汞離子濃度的方法，其特徵在於，包括: (1)將待測樣品與第一DNA分子和第二 DNA分子混合，以便獲得第一混合物，其中，所述第一 DNA分子和第二 DNA分子均呈單鏈形式，並且能夠與汞離子特異性結合； (2)將所述第一混合物與PMNT混合，以便獲得包含PMNT/DNA複合物的第二混合物； (3)將所述第二混合物的一部分與魯米諾-H2O2混合液混合，並檢測所得到混合液的螢光強度；以及 (4)基於步驟(3)中所得到的螢光強度，確定所述樣品中汞離子的濃度。
2.根據權利要求1所述的 方法，其特徵在於，所述第一DNA分子具有SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列，所述第二 DNA分子具有SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第一DNA分子和所述第二核酸分子的濃度均為50 u M。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述待測樣品中汞離子濃度不低於0.7nM，優選為 InM~20nM。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述PMNT的濃度為1.0X10_8M。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述魯米諾-H2O2混合液是通過將5.0XlO^4M的魯米諾和1.0X 10_3M的H2O2按體積1:1混合而得到的。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第二混合物與所述魯米諾-H2O2混合液等體積混合。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，基於下列線性方程，確定所述樣品中汞離子的濃度:
y=-809.44x+16801, 其中，y為所述螢光強度，X為所述待測樣品中汞離子的濃度。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，基於步驟(3)中所得到的螢光強度，確定所述樣品中汞離子的濃度是通過將步驟(3)中所得到的螢光強度與標準曲線進行比較而完成的。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述標準曲線是基於已知汞離子濃度分別為0、lnM、2nM、5nM、10nM、15nM和20nM的標準樣品進行平行實驗而建立的。
【文檔編號】G01N21/76GK103558211SQ201310588166
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】王立梅, 朱穎越, 鄧大慶, 朱益波, 齊斌 申請人:常熟理工學院