一種核酸適配體基光電化學(xué)檢測(cè)汞離子的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種核酸適配體基光電化學(xué)檢測(cè)汞離子的方法，采用構(gòu)建的“On-Off”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器用于檢測(cè)不同濃度的汞離子；所述“On-Off”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器是基于槲皮素銅敏化苝四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的光電化學(xué)傳感器。其基于槲皮素銅配合物作為光敏劑及還原劑的雙重優(yōu)點(diǎn)，可以起到雙重放大光電信號(hào)的作用，且具備方便、簡(jiǎn)便、超靈敏、經(jīng)濟(jì)、高特異性等特點(diǎn)。構(gòu)建好的“On-Off”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器于0.1mol?L-1磷酸鹽緩沖溶液中、在偏電位0.2V及大于450nm的光輻射下采用電流-時(shí)間技術(shù)檢測(cè)不同濃度的汞離子。
【專利說(shuō)明】—種核酸適配體基光電化學(xué)檢測(cè)汞離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分析測(cè)試領(lǐng)域，尤其是涉及一種可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的檢測(cè)汞離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汞離子是常見(jiàn)的污染物之一，其可以通過(guò)微生物的作用轉(zhuǎn)變成劇毒的甲基汞，由食物鏈進(jìn)人人體，引起汞中毒事件。目前檢測(cè)汞離子的方法有，例如原子光譜法、分子光譜法、離子色譜法、電化學(xué)法及免疫分析法等。然而每種方法都至少有下列缺點(diǎn)之一，如設(shè)備昂貴、方法復(fù)雜、耗時(shí)、靈敏度不高、試劑毒性大等特點(diǎn)。因此發(fā)明新的分析方法克服上述缺點(diǎn)尤其必要。光電化學(xué)檢測(cè)是一種新穎的測(cè)試方法，該方法是基于光激發(fā)光電信標(biāo)導(dǎo)致電子-空穴對(duì)的分離，在合適的偏電位條件下，實(shí)現(xiàn)電子在分析物、半導(dǎo)體及電極上快速傳遞，從而形成光電流，經(jīng)過(guò)識(shí)別元件特異性結(jié)合的分析物能夠定量地影響光電流的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分析物的光電化學(xué)檢測(cè)。就放大信號(hào)而言，目前采取的方法主要有金屬或非金屬摻雜半導(dǎo)體、異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體的構(gòu)建、染料敏化半導(dǎo)體、等離子體增強(qiáng)光電信號(hào)的設(shè)計(jì)。然而這些方法都是基于光電信標(biāo)方面的考慮及設(shè)計(jì)，抑制載流子對(duì)的復(fù)合，從而增強(qiáng)光電信號(hào)及進(jìn)一步地提高光電化學(xué)檢測(cè)靈敏度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種核酸適配體基光電化學(xué)檢測(cè)汞離子的方法，其基于核酸適配體的特異性識(shí)別機(jī)理，采用槲皮素銅配合物作為光敏劑及還原劑的雙重優(yōu)點(diǎn)，可以起到雙重放大光電信號(hào)的作用，且具備方便、簡(jiǎn)便、超靈敏、經(jīng)濟(jì)、高特異性等特點(diǎn)。
[0004]一種核酸適配體基光電化學(xué)檢測(cè)汞離子的方法，采用構(gòu)建的“0η-0--”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器用于檢測(cè)不同濃度的汞離子；所述“0n-0ff”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器是基于槲皮素銅敏化茈四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的光電化學(xué)傳感器。其基于槲皮素銅配合物作為光敏劑及還原劑的雙重優(yōu)點(diǎn)，可以起到雙重放大光電信號(hào)的作用，且具備方便、簡(jiǎn)便、超靈敏、經(jīng)濟(jì)、高特異性等特點(diǎn)。構(gòu)建好的“Οη-Off”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器于0.1mol L—1磷酸鹽緩沖溶液中、在偏電位0.2V及大于450nm的光輻射下采用電流-時(shí)間技術(shù)檢測(cè)不同濃度的汞離子?？梢詫?shí)現(xiàn)汞離子的超靈敏及特異性檢測(cè)，檢出限為3.3fmol L、
[0005]本發(fā)明的方法,其中所述“0n-0ff”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器的構(gòu)建方法為:
[0006](I)制備茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)；
[0007](2)取茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)溶液滴涂于玻碳電極表面于室溫下晾干制得茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極；
[0008](3)將氨基化T堿基(適配體)固定于經(jīng)EDC-NHS活化后的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面；[0009](4)接著用TE緩沖液(Tris-HCl+lmmol/L EDTA)淋洗其表面，然后，將0.25~I μ mol L—1的氨基化T堿基溶液滴涂其電極表面，于4°C下溫育過(guò)夜后用TE緩沖液淋洗其表面；然后，取0.25~lymol L—1的Poly A溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育后用TE緩沖液淋洗其表面；最后，將5~20 μ mol L（-1）的槲皮素銅乙醇溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育后用TE緩沖液淋洗其表面。
[0010]本發(fā)明的方法，其中所述步驟(1)中茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的一種可實(shí)施的優(yōu)選的制備方法如下:配制lX10_4mol L—1的花四羧酸DMF溶液和Img mL—1的氧化石墨烯溶液，然后茈四羧酸溶液和氧化石墨烯溶液以5:1的體積比充分混合、靜置，即生成茈四
羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)。
[0011]本發(fā)明的方法，其中所述步驟(3)中修飾電極的一種可實(shí)施的優(yōu)選的活化方法如下:將20 μ L5mmol T1EDC和IOmmol T1NHS的ρΗ7.4的Tris-HCl溶液滴至茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面，并于室溫下活化I~2h。
[0012]本發(fā)明的方法解決了如下的技術(shù)問(wèn)題:
[0013]1、拓展可見(jiàn)光的吸收，提高了光電轉(zhuǎn)化效率；
[0014]2、抑制半導(dǎo)體電子-空穴對(duì)的復(fù)合；
[0015]3、促進(jìn)電子-空穴對(duì)的有效分離，提高光生電子的生成比率；
[0016]4、構(gòu)建槲皮素銅敏化茈四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)基光電化學(xué)傳感平臺(tái)并將其用于汞離子超靈敏及特異性檢測(cè)。
[0017]本發(fā)明的方法基于槲皮素銅敏化茈四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的光電化學(xué)傳感能夠顯著地增強(qiáng)可見(jiàn)光的吸收并促進(jìn)載流子對(duì)的有效分離。同時(shí)本方法具備其它優(yōu)點(diǎn)如:超靈敏、特異性好、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好及檢出限低(3.3fmol L-1)等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為槲皮素銅敏化茈四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)基光陽(yáng)極的制作示意圖；
[0019]圖2為槲皮素銅敏化茈四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)基光陽(yáng)極對(duì)汞離子的光電流響應(yīng)；Hg2+濃度范圍(從上向下):0,0.01,0.02,0.06,0.08,0.1,0.4,0.6,0.8, I 及 2pmol L(-1) ；
0.1mol L-1PH?.0緩沖鹽溶液；偏置電位0.2V ;大于450nm的250W鹵鎢燈輻射；插圖為其工
作曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，結(jié)合以下實(shí)施例具體說(shuō)明:
[0021]實(shí)施例1:
[0022]如圖1所示，茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的制備方法如下:首先，配制2X10_4molL—1的茈四羧酸DMF溶液和2mg mL—1的氧化石墨烯溶液，然后茈四羧酸溶液和氧化石墨烯溶液以10:1的體積比充分混合、靜置，及生成茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)。
[0023]玻碳電極經(jīng)0.05 μ m粒徑三氧化二鋁懸浮液拋光后，依次用丙酮和純水清洗干凈，然后放置室溫晾干。取10 μ L的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)溶液滴涂于玻碳電極表面于室溫下晾干制得茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極。接著，將氨基化T堿基固定于經(jīng)EDC-NHS活化后的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面。修飾電極具體活化方法如下:將20 μ LlOmmol T1EDC和20mmol L-1NHS的ρΗ7.4的Tris-HCl溶液滴至茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面，并于室溫下活化2小時(shí)。接著用TE緩沖液淋洗其表面，然后，將10 μ LI μ mol L-1的氨基化T堿基溶液滴涂其電極表面，于4°C下溫育過(guò)夜后用TE緩沖液淋洗其表面。然后，取10 μ LI μ mol L—1的Poly A溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育Ih后用TE緩沖液淋洗其表面。最后，將10 μ L20 μ mol L-1的槲皮素銅乙醇溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育Ih后用TE緩沖液淋洗其表面。利用“T-Hg-T”配位形成，將不同濃度的汞離子或干擾離子滴涂于電極表面于37°C下溫育Ih后再用緩沖液淋洗其表面。汞離子的存在導(dǎo)致A-T鏈解開(kāi)并同時(shí)形成“T-Hg-T”，A-T鏈的解開(kāi)導(dǎo)致槲皮素銅離開(kāi)電極表面，最終導(dǎo)致光電流的下降，正是運(yùn)用汞離子的存在定量地降低光電流的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)“0n-0ff”型核酸適配基光電化學(xué)傳感器的構(gòu)建。制作的光電化學(xué)傳感器于0.1mol L-1磷酸鹽緩沖溶液中、在偏電位0.2V及大于450nm的光福射下米用電流-時(shí)間技術(shù)檢測(cè)不同濃度的萊離子。[0024]實(shí)施例2:
[0025]茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的制備方法如下:首先，配制I X 10_4mol L-1的茈四羧酸DMF溶液和Img mL—1的氧化石墨烯溶液，然后茈四羧酸溶液和氧化石墨烯溶液以5:1的體積比充分混合、靜置，及生成茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)。
[0026]玻碳電極經(jīng)0.05 μ m粒徑三氧化二鋁懸浮液拋光后，依次用丙酮和純水清洗干凈，然后放置室溫晾干。取5 μ L的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)溶液滴涂于玻碳電極表面于室溫下晾干制得茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極。接著，將氨基化T堿基固定于經(jīng)EDC-NHS活化后的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面。修飾電極具體活化方法如下:將20 μ L5mmol T1EDC和IOmmol T1NHS的pH7.4的Tris-HCl溶液滴至茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面，并于室溫下活化lh。接著用TE緩沖液淋洗其表面，然后，將10 μ L0.5 μ mol L-1的氨基化T堿基溶液滴涂其電極表面，于4°C下溫育過(guò)夜后用TE緩沖液淋洗其表面。然后，取IOyL0.5 μ mol L—1的Poly A溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育
0.5h后用TE緩沖液淋洗其表面。最后，將10 μ LlO μ mol L-1的槲皮素銅乙醇溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育0.5h后用TE緩沖液淋洗其表面。利用“T-Hg-T”配位形成，將不同濃度的汞離子或干擾離子滴涂于電極表面于37°C下溫育0.5小時(shí)后再用緩沖液淋洗其表面。汞離子的存在導(dǎo)致A-T鏈解開(kāi)并同時(shí)形成“T-Hg-T”，A-T鏈的解開(kāi)導(dǎo)致槲皮素銅離開(kāi)電極表面，最終導(dǎo)致光電流的下降，正是運(yùn)用汞離子的存在定量地降低光電流的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)“0n-0ff”型核酸適配基光電化學(xué)傳感器的構(gòu)建。制作的光電化學(xué)傳感器于0.1mol L-1磷酸鹽緩沖溶液中、在偏電位0.2V及大于450nm的光輻射下采用電流-時(shí)間技術(shù)檢測(cè)不同濃度的汞離子。
[0027]實(shí)施例3:
[0028]茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的制備方法如下:首先，配制0.5X 10_4mol L-1的茈四羧酸DMF溶液和0.5mg mL—1的氧化石墨烯溶液，然后茈四羧酸溶液和氧化石墨烯溶液以2.5:1的體積比充分混合、靜置，及生成茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)。
[0029]玻碳電極經(jīng)0.05 μ m粒徑三氧化二鋁懸浮液拋光后，依次用丙酮和純水清洗干凈，然后放置室溫晾干。取2.5 μ L的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)溶液滴涂于玻碳電極表面于室溫下晾干制得茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極。接著，將氨基化T堿基固定于經(jīng)EDC-NHS活化后的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面。修飾電極具體活化方法如下:將10 μ L2.5_1 T1EDC和5_1 L-1NHS的ρΗ7.4的Tris-HCl溶液滴至茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面，并于室溫下活化0.5h。接著用TE緩沖液淋洗其表面，然后，將5 μ L0.25 μ mol L-1的氨基化T堿基溶液滴涂其電極表面，于4°C下溫育過(guò)夜后用TE緩沖液淋洗其表面。然后，取5 μ L0.25 μ mol L-1的Poly A溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育0.25h后用TE緩沖液淋洗其表面。最后，將5 μ L5 μ mol L-1的槲皮素銅乙醇溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育0.25h后用TE緩沖液淋洗其表面。利用“T-Hg-T”配位形成，將不同濃度的汞離子或干擾離子滴涂于電極表面于37°C下溫育0.25h后再用緩沖液淋洗其表面。汞離子的存在導(dǎo)致A-T鏈解開(kāi)并同時(shí)形成“T-Hg-T”，A-T鏈的解開(kāi)導(dǎo)致槲皮素銅離開(kāi)電極表面，最終導(dǎo)致光電流的下降，正是運(yùn)用汞離子的存在定量地降低光電流的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)“On-Off ”型核酸適配基光電化學(xué)傳感器的構(gòu)建。制作的光電化學(xué)傳感器于0.05mol L1磷酸鹽緩沖溶液中、在偏電位0.2V及大于450nm的光輻射下采用電流-時(shí)間技術(shù)檢測(cè)不同濃度的汞離子。[0030]圖2為實(shí)施例1的槲皮素銅敏化茈四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)基光陽(yáng)極對(duì)汞離子的光電流響應(yīng)；Hg2+濃度范圍(從上向下):0,0.01,0.02,0.06,0.08,0.1,0.4,0.6,0.8, I及2pmol L-1 ；0.1mol L-W.0緩沖鹽溶液；偏置電位0.2V ;大于450nm的250W鹵鎢燈輻
射；插圖為其工作曲線。
[0031]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種核酸適配體基光電化學(xué)檢測(cè)汞離子的方法，其特征在于:采用構(gòu)建的“On-Off”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器用于檢測(cè)不同濃度的汞離子；所述“On-Off”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器是基于槲皮素銅敏化茈四羧酸-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的光電化學(xué)傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述“On-Off”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器的構(gòu)建方法為: (1)制備茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)； (2)取茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)溶液滴涂于玻碳電極表面于室溫下晾干制得茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極； (3)將氨基化T堿基(適配體)固定于經(jīng)EDC-NHS活化后的茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面； (4)接著用TE緩沖液淋洗其表面，然后，將0.25~I μ mol L-1的氨基化T堿基溶液滴涂其電極表面，于4°C下溫育過(guò)夜后用TE緩沖液淋洗其表面；然后，取0.25~I μ mol L-1的Poly A溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育后用TE緩沖液淋洗其表面；最后，將5~20 μ mol L-1的槲皮素銅乙醇溶液滴涂其電極表面，于37°C下溫育后用TE緩沖液淋洗其表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)的制備方法如下:配制I X 10_4mol L—1的花四羧酸DMF溶液和Img mL—1的氧化石墨烯溶液，然后茈四羧酸溶液和氧化石墨烯溶液以5:1的體積比充分混合、靜置，即生成茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中修飾電極的活化方法如下:將20 μ L5mmol IZ1EDC和IOmmol T1NHS的ρΗ7.4的Tris-HCl溶液滴至茈四羧酸/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)修飾電極表面，并于室溫下活化I~2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:將構(gòu)建好的“0n-0ff”型核酸適配體基光電化學(xué)傳感器于0.1mol L—1磷酸鹽緩沖溶液中、在偏電位0.2V及大于450nm的光輻射下采用電流-時(shí)間技術(shù)檢測(cè)不同濃度的汞離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述方法為超靈敏及特異性檢測(cè)，檢出限為 3.3fmol L 1。
【文檔編號(hào)】G01N27/30GK103558275SQ201310586598
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】薛延, 石建軍, 李紅波, 王偉 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)