一种基于共轭聚合电解质引发的化学发光汞离子检测的方法
【专利摘要】本发明提出了一种检测样品中汞离子浓度的方法，其包括：（1）将待测样品与第一DNA分子和第二DNA分子混合，以便获得第一混合物，其中，所述第一DNA分子和第二DNA分子均呈单链形式，并且均能够与汞离子特异性结合；（2）将所述第一混合物与PMNT混合，以便获得包含PMNT/DNA复合物的第二混合物；（3）将所述第二混合物的一部分与鲁米诺-H2O2混合液混合，并检测所得到混合液的荧光强度；以及（4）基于步骤（3）中所得到的荧光强度，确定所述样品中汞离子的浓度。该方法提出了一种全新的、简单快速的、高选择性、高灵敏性的生物传感器，用以检测水中汞离子的浓度。
【专利说明】—种基于共轭聚合电解质引发的化学发光汞离子检测的方
法【技术领域】
[0001]本发明涉及化学领域，具体地，涉及一种检测样品中汞离子浓度的方法，更具体地，涉及一种基于共轭聚合电解质引发的化学发光汞离子检测的方法。
【背景技术】
[0002]汞离子是一种主要的环境污染物。它对人的身体健康危害特别大，特别是儿童，微量的汞离子就能给人的大脑、神经系统，肾脏等带来很大的危害。为了满足社会对实际样品检测的日益增加的需求，发展一种对汞离子简单快速、低成本、高选择性、高灵敏性的检测新方法是十分必需的。
[0003]现代对汞离子的检测技术主要有:原子吸收光谱法、冷蒸汽原子荧光光谱法、电感耦合等离子质谱法以及电化学方法(电势、电流、电导)等。这些方法不仅需要大型的仪器设备，还需要比较繁杂的预处理过程，成本比较高，还需要专业人员操作，难以实现对汞离子的实时实地的检测，难以实现现代社会对汞离子检测日益增加的需求。
[0004]因而，目前的汞离子检测方法仍有待改进。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。
[0006]根据本发明的实施例，本发明提出了一种检测样品中汞离子浓度的方法，，即一种基于共轭聚合电解质引发的化学发光汞离子检测的方法。根据本发明的实施例，其包括:
(1)将待测样品与第一DNA分子和第二 DNA分子混合，以便获得第一混合物，其中，所述第一 DNA分子和第二 DNA分子均呈单链形式，并且能够与汞离子特异性结合；
(2)将所述第一混合物与PMNT混合，以便获得包含PMNT/DNA复合物的第二混合物；
(3)将所述第二混合物的一部分与鲁米诺-H2O2混合液混合，并检测所得到混合液的荧光强度；以及
(4)基于步骤(3)中所得到的荧光强度，确定所述样品中汞离子的浓度。
[0007]发明人发现，PMNT，3- (3’_氮，氮，氮-三乙基_1’_异丙基)_4_甲基_2，5_盐酸噻吩，是一种含有离子型官能团侧链的共轭聚合物，即水溶性共轭聚电解质。其具有同时具有传统共轭聚合物的优异光电性质和聚电解质的水溶性的特点。PMNT通常在紫外可见光区有很强的吸光性能，并且具有“分子导线”性质，即电子或能量在共轭主链上快速迁移。PMNT还可以通过与带相反电荷淬灭剂之间的电子或能量转移对周围环境中微量物质进行检测，而电子或能量极易在整个聚合物链上离域，荧光淬灭信号被放大，这样就能简便地实现多种有机、无机及生物分子的纳摩尔甚至皮摩尔级快速检测。
[0008]根据本发明的实施例，发明人基于PMNT能够引发鲁米诺-H2O2强烈的化学发光的原理。再利用汞离子能够与核酸中的两个胸腺嘧啶碱基(T)形成非常稳定的T-汞离子-T配合物结构的原理，提出了一种全新的、简单快速的、高选择性、高灵敏性的生物传感器，用以检测水中汞离子的浓度。由于第一 DNA分子和第二 DNA分子均为单链DNA分子，并且能够与汞离子特异性结合，从而当样品中存在汞离子时，会通过与汞离子的特异性结合，而第一 DNA分子与第二 DNA分子形成双链DNA结构，如果样品中不含有汞离子，则第一 DNA分子与第二 DNA分子仍呈现单链状态。由于单链DNA分子和双链DNA分子与PMNT形成的PMNT/DNA复合物产生的荧光强度有差异，据此确定所述样品中汞离子的浓度
根据本发明的实施例，可以利用本发明的方法进行检测的样品的类型并不受特别限制。根据本发明的具体实施例，可以为水溶液，例如饮用水、地下水、污水等。
[0009]根据本发明的实施例，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，可以进一步提高利用本发明方法进行汞离子浓度检测的效率和灵敏度。
[0010]根据本发明的实施例，所述第一 DNA分子和所述第二核酸分子的浓度均为50 u M0由此，可以进一步提高利用本发明方法进行汞离子浓度检测的效率和灵敏度。
[0011]根据本发明的实施例，所述待测样品中汞离子浓度不低于0.7nM，优选为lnM?20nM。由此，可以进一步提高利用本发明方法进行汞离子浓度检测的效率和灵敏度。
[0012]根据本发明的实施例，所述PMNT的浓度为1.0 X 10_8M。由此，可以进一步提高利用本发明方法进行汞离子浓度检测的效率和灵敏度。
[0013]根据本发明的实施例，所述鲁米诺-H2O2混合液是通过将5.0X KT4M的鲁米诺和LOXlO-3M的H2O2按体积1:1混合而得到的。由此，可以进一步提高利用本发明方法进行汞离子浓度检测的效率和灵敏度。
[0014]根据本发明的实施例，所述第二混合物与所述鲁米诺-H2O2混合液等体积混合。由此，可以进一步提高利用本发明方法进行汞离子浓度检测的效率和灵敏度。
[0015]根据本发明的实施例，基于下列线性方程，确定所述样品中汞离子的浓度: y=-809.44x+16801,
其中，y为所述荧光强度，X为所述待测样品中汞离子的浓度。
[0016]根据本发明的实施例，基于步骤(3)中所得到的荧光强度，确定所述样品中汞离子的浓度是通过将步骤(3)中所得到的荧光强度与标准曲线进行比较而完成的。根据本发明的实施例，优选地，所述标准曲线是基于已知汞离子浓度分别为O、lnM、2nM、5nM、IOnM, 15nM和20nM的标准样品进行平行实验而建立的。由此，可以进一步提高利用本发明方法进行汞离子浓度检测的效率和灵敏度。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
图1显示了根据本发明一个实施例的不同汞离子浓度标准样品的荧光光谱图；
图2显示了根据本发明一个实施例的汞离子标准曲线图；以及 图3显示了根据本发明一个实施例的汞离子特异性分析图。【具体实施方式】
[0019]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所描述的本发明。
实施例
[0020](I)水溶性共轭聚电解质PMNT的合成；
基于Ho et al., 2002,Angewandte Chemie International Edition 41, 1548 - 1551所公开的方法，利用N，N- 二乙基丙醇胺及3-Br-4-甲基噻吩为原料，合成水溶性共轭聚电解质PMNT。
[0021](2)相应DNA片段的设计与合成；
设计出能与汞离子离子特异结合的DNA1，以及DNA2。DNA序列通过DNA合成仪制备。
[0022]DNAl:5’ - GGTGACCATTTTTGCAGTG-3’ (SEQ ID NO:1)
DNA2:5’ - CACTGCTTTTTTGGTCACC-3’ (SEQ ID NO:2)
(3)汞离子标准曲线的建立；
在离心管中分别依次加入50 ii M的DNAl、50 u M的DNA2各50 y L，随后向离心管中依次加入L汞离子，使其最终浓度分别为0、lnM、2nM、5 nM、10 nM、15nM、20 nM，反应20分钟后，再加入IOOu L的1.0XKT8M PMNT，反应30分钟。
[0023]分别取100 ii L上述PMNT/DNA杂交缓冲液，再加入100 U L的鲁米诺-H2O2混合液(5.0X 10_4M的鲁米诺和1.0X 10_3M的H2O2按体积1:1混合)依次测其荧光强度，以汞离子浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标做出汞离子的标准曲线图。
[0024]图1显示了不同汞离子浓度标准样品的荧光光谱图，图2显示了所构建的检测汞离子标准曲线图。通过图2可以看出，该方法的线性范围lnM-20nM，检测限为0.7nM。标准曲线的线性方程为y=_809.44x+16801，y为不同汞离子浓度下的荧光强度，X为相应汞离子的浓度，线性相关性>0.99。
[0025](4)特异性测定；
首先向离心管中分别依次加入50 ii M的DNAl、50 y M的DNA2各50 y L，随后依次向离心管中依次加入汞离子、Cu2+、Cd2+、Pb2+、Ni2+、Fe2+各5 ii L，使其最终浓度20 nM,反应20分钟后，再加入100 ii L的1.0X KT8M PMNT，反应30分钟。分别取100 u L上述PMNT/DNA杂交缓冲液，再加入100 u L的鲁米诺-H2O2混合液(5.0 X 10_4M的鲁米诺和1.0X 10_3M的H2O2按体积1:1混合)依次测其荧光强度。图3显示了汞离子特异性分析图。由图3可以看出，该方法有比较好的特异性。
[0026](5)实际样品的检测；
向自来水样品中分别添加lnM、5nM、10nM及20 nM的汞离子，采用前面的方法测定汞离子浓度。结果如下表所示:
表1.汞离子水样品的测定
【权利要求】
1.一种检测样品中汞离子浓度的方法，其特征在于，包括: (1)将待测样品与第一DNA分子和第二 DNA分子混合，以便获得第一混合物，其中，所述第一 DNA分子和第二 DNA分子均呈单链形式，并且能够与汞离子特异性结合； (2)将所述第一混合物与PMNT混合，以便获得包含PMNT/DNA复合物的第二混合物； (3)将所述第二混合物的一部分与鲁米诺-H2O2混合液混合，并检测所得到混合液的荧光强度；以及 (4)基于步骤(3)中所得到的荧光强度，确定所述样品中汞离子的浓度。
2.根据权利要求1所述的 方法，其特征在于，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.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一DNA分子和所述第二核酸分子的浓度均为50 u M。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测样品中汞离子浓度不低于0.7nM，优选为 InM~20nM。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PMNT的浓度为1.0X10_8M。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鲁米诺-H2O2混合液是通过将5.0XlO^4M的鲁米诺和1.0X 10_3M的H2O2按体积1:1混合而得到的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二混合物与所述鲁米诺-H2O2混合液等体积混合。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于下列线性方程，确定所述样品中汞离子的浓度:
y=-809.44x+16801, 其中，y为所述荧光强度，X为所述待测样品中汞离子的浓度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于步骤(3)中所得到的荧光强度，确定所述样品中汞离子的浓度是通过将步骤(3)中所得到的荧光强度与标准曲线进行比较而完成的。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述标准曲线是基于已知汞离子浓度分别为0、lnM、2nM、5nM、10nM、15nM和20nM的标准样品进行平行实验而建立的。
【文档编号】G01N21/76GK103558211SQ201310588166
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】王立梅, 朱颖越, 邓大庆, 朱益波, 齐斌 申请人:常熟理工学院