DNA导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法

dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法
技术领域
1.本发明涉及重金属检测技术领域，尤其涉及一种dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法。


背景技术：

2.环境污染是当今社会面临的一个重大问题。重金属在痕量水平上具有高毒性，并且它们的污染对全世界的环境和公共健康构成了巨大威胁。探索一种高效、灵敏的检测重金属方法成为了高需求下的必然趋势。目前一些比较传统的检测分析手段，比如电感耦合等离子体质谱、原子吸收光谱、紫外-可分见光光度法、x-射线荧光光谱等被大量的使用在分析水体的重金属污染程度。但这些方法通常依赖大型机器，仪器维修的成本也比较高，而且检测时制样工艺繁琐，因此传统的检测技术存在很大的局限性。
3.八羟基喹啉铝(alq3)第一次被提及是在1987年，用于有机发光二极管的材料制备上。此后关于alq3的研究，多集中于提高alq3的亮度和长期的稳定性上。尤其是制备一维的纳米线和纳米棒方面引起了人们的广泛关注。在2013年，dong june ahn课题组首次发现，alq3在单链dna溶液中自组装可以形成dna掺杂的六棱柱构筑体。
4.综上所述，如何设置新型的dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法，以快速检测溶液中金属离子的含量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例的主要目的在于提出一种dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法，旨在制备新型的混合聚集体对重金属离子快速检测。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法，包括如下步骤：
7.将alq3溶液与ss-dna水溶液混合，得到ssdna-alq3溶液；
8.将ssdna-alq3溶液与缓冲溶液以1:1的比例混合，得到检测液；
9.将检测液与重金属离子溶液以1:1的比例混合均匀，并反应；将反应前检测液的荧光强度与反应后检测液的荧光强度对比，进而得到重金属离子溶液中重金属离子的含量；
10.其中，所述重金属离子溶液的浓度为25ppb～400ppb。
11.在本发明一实施例中，所述缓冲溶液为2-(n-吗啉代)乙磺酸缓冲溶液。
12.在本发明一实施例中，所述将alq3溶液和ss-dna的水溶液混合，以得到ssdna-alq3溶液的步骤包括：
13.将alq3粉末溶解在四氢呋喃中，得到浓度为1mg/ml的alq3溶液；
14.制备浓度为500nmol/l的ss-dna水溶液，并与alq3溶液以8:1的比例混合、搅拌，常温下静置10h以上。
15.在本发明一实施例中，所述将ssdna-alq3溶液与缓冲溶液以1:1的比例混合，得到检测液的步骤包括：
16.将ssdna-alq3溶液与缓冲溶液以1:1的比例混合；
17.静置30min，得到检测液。
18.在本发明一实施例中，所述将检测液与重金属离子溶液以1:1的比例混合均匀，并反应；将反应前检测液的荧光强度与反应后检测液的荧光强度对比，进而得到重金属离子溶液中重金属离子的含量的步骤包括：
19.将检测液与重金属离子溶液以1:1的比例混合均匀，并反应；
20.30min后，将反应前检测液的荧光强度与反应后检测液的荧光强度对比，进而得到重金属离子溶液中重金属离子的含量。
21.在本发明一实施例中，所述检测液用于检测铅离子，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：5
′‑
ggttggtgtggttgg-3
′
。
22.在本发明一实施例中，所述检测液用于检测砷离子，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：
[0023]5′‑
atgcaaacccttaagaaagtggtcgtccaaaaaaccattg-3
′
。
[0024]
在本发明一实施例中，所述检测液用于检测镉离子，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：5
′‑
gggttcacagtccgtt-3
′
。
[0025]
在本发明一实施例中，所述检测液用于检测汞离子，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：5
’‑
ttctttcttccccttgtttgtt-3
′
。
[0026]
本发明的技术方案，通过制备ssdna-alq3混合聚集体，利用ssdna-alq3混合聚集体的对重金属离子溶液的检测，比传统的检测手段，本发明的检测方法更简便，耗时短，响应快，检测效果更明显；能够对重金属离子快速检测。且ssdna-alq3混合聚集体与缓冲溶液结合后，能够克服重金属离子中复杂酸性背景对检测的影响。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0028]
图1为本发明所述dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法实施例1的步骤流程图；
[0029]
图2为本发明所述ssdna-alq3的制备示意图；
[0030]
图3为本发明所述检测液对铅离子检测的荧光光谱及标准曲线；
[0031]
图4为本发明所述检测液对砷离子检测的荧光光谱及标准曲线；
[0032]
图5为本发明所述检测液对镉离子检测的荧光光谱及标准曲线；
[0033]
图6为本发明所述检测液对汞离子检测的荧光光谱及标准曲线；
[0034]
图7为本发明所述dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法实施例2的步骤流程图。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0037]
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“若干”、“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0038]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0040]
实施例1
[0041]
如图1所示，一种dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法，包括如下步骤：
[0042]
s10：将alq3溶液与ss-dna水溶液混合，得到ssdna-alq3溶液；
[0043]
可以理解地，alq3为八羟基喹啉铝，ss-dna所用的dna的序列为：
[0044]5′‑
ggttggtgtggttgg-3
′
；
[0045]5′‑
atgcaaacccttaagaaagtggtcgtccaaaaaaccattg-3
′
；
[0046]5′‑
gggttcacagtccgtt-3
′
；
[0047]
或5
’‑
ttctttcttccccttgtttgtt-3
′
。
[0048]
如图2所示，alq3在单链dna溶液中自组装可以形成dna掺杂的六棱柱构筑体。核酸适配体是一类通过指数富集配体的系统进化(selex)技术筛选出的能够特异性结合靶分子的dna或rna分子。核酸适配体具有高特异性，当核酸适配体与目标物发生特异性结合时，核酸适配体的空间构型发生改变，并能形成稳定的空间结构。随着核酸选择技术的发展，很多物质的核酸适配体被筛选出来，其中有很多能与金属离子特异性结合的核酸适配体也被筛选出来，并广泛应用于各领域重金属离子的检测。将dna的功能性与alq3小分子的发光性质相结合，通过使用不同的dna序列，制备的ssdna-alq3混合聚集体能够实现对重金属离子的定性分析以及定量检测。
[0049]
s20：将ssdna-alq3溶液与缓冲溶液以1:1的比例混合，得到检测液；
[0050]
可以理解地，将dna的功能性与alq3小分子的发光性质相结合，能够实现对重金属离子的定性分析以及定量检测。但ssdna-alq3相结合的混合聚集体存在不耐酸碱的缺点；通过将ssdna-alq3溶液与缓冲溶液混合，得到检测液，检测液与重金属离子溶液混合时，
ssdna-alq3不会被酸性背景的溶液破坏。
[0051]
具体地，缓冲溶液为2-(n-吗啉代)乙磺酸，2-(n-吗啉代)乙磺酸是一种两性离子缓冲液，其中同时存在碱性组分和酸性组分，当溶液中加入少量酸性物质时，缓冲对中的碱性组分子与之反应中和，当溶液中加入少量碱性物质时，缓冲对中的酸性组分与之反应中和，当将缓冲溶液与ssdna-alq3溶液混合后，ssdna-alq3溶液在检测重金属离子溶液时，能够有效克服ssdna-alq3溶液不耐酸的缺点；进而使得ssdna-alq3溶液能够稳定地测定重金属离子溶液中重金属离子的含量。之所以将缓冲溶液先与ssdna-alq3溶液混合，是因为重金属离子长时间处于中性环境中，会发生水解进而沉淀，影响最终的检测结果。
[0052]
s30：将检测液与重金属离子溶液以1:1的比例混合均匀，并反应；将反应前检测液的荧光强度与反应后检测液的荧光强度对比，进而得到重金属离子溶液中重金属离子的含量；
[0053]
其中，所述重金属离子溶液的浓度为25ppb～400ppb。
[0054]
ssdna-alq3检测重金属离子的原理：具有某些特定碱基序列的dna可以与重金属离子发生特异性识别；在结合后，会使单链dna的结构和空间构象发生变化；他们是通过芳香环的叠加、静电作用、范德华力的相互作用和链中的氢键的作用，从而折叠成一些特定的二级和三级结构；当alq3构筑体表面的dna分子与重金属离子形成特定的构象时，导致电子的转移(从alq3分子到重金属离子)，从而使混合聚集体的荧光强度下降，通过对比反应前后荧光的强度，进而计算出重金属离子的含量。而缓冲溶液的加入，能够克服重金属检测样品中复杂的ph环境。
[0055]
本发明ssdna-alq3混合聚集体的制备方法简单，特异性良好；通过ssdna-alq3混合聚集体对重金属离子溶液的检测，比传统的检测手段，本发明的检测方法更简便，耗时短，响应快，检测效果更明显；能够对重金属离子快速检测。且ssdna-alq3混合聚集体与mes缓冲溶液结合后，能够克服重金属离子中复杂酸性背景对检测的影响。
[0056]
如图3所示，ss-dna所用的dna的序列为5
′‑
ggttggtgtggttgg-3
′
，用于检测溶液中的铅离子；通过图3可知，图3a为荧光光谱图，图3b为标准曲线图，以铅离子的浓度为横坐标，ssdna-alq3混合聚集体的荧光强度为纵坐标，绘制出的标准曲线；其相关系数r2为0.9945，表明所绘制曲线的线性良好，且具有可行度，说明该方法可以用于检测铅离子。
[0057]
如图4所示，ss-dna所用的dna的序列为5
′‑
atgcaaacccttaagaaagtggtcgtccaaaaaaccattg-3
′
，用于检测砷离子，通过图4可知，图4a为荧光光谱图，图4b为标准曲线图，以砷离子的浓度为横坐标，ssdna-alq3混合聚集体的荧光强度为纵坐标，绘制出的标准曲线；其相关系数r2为0.9917，表明所绘制曲线的线性良好，且具有可行度，说明该方法可以用于检测砷离子。
[0058]
如图5所示，ss-dna所用的dna的序列为5
′‑
gggttcacagtccgtt-3
′
，用于检测镉离子，通过图5可知，图5a为荧光光谱图，图5b为标准曲线图，以镉离子的浓度为横坐标，ssdna-alq3混合聚集体的荧光强度为纵坐标，绘制出的标准曲线；其相关系数r2为0.9957，表明所绘制曲线的线性良好，且具有可行度，说明该方法可以用于检测镉离子。
[0059]
如图6所示，ss-dna所用的dna的序列为5
’‑
ttctttcttccccttgtttgtt-3’，用于检测汞离子，通过图6可知，图6a为荧光光谱图，图6b为标准曲线图，以汞离子的浓度为横坐标，ssdna-alq3混合聚集体的荧光强度为纵坐标，绘制出的标准曲线；其相关系数r2为
0.9991，表明所绘制曲线的线性良好，且具有可行度，说明该方法可以用于检测汞离子。
[0060]
实施例2
[0061]
如图7所示，一种dna导向有机小分子构筑体对重金属离子的检测方法，包括如下步骤：
[0062]
s11：将alq3粉末溶解在四氢呋喃中，得到浓度为1mg/ml的alq3溶液；
[0063]
s12：制备浓度为500nmol/l的ss-dna水溶液，并与alq3溶液以8:1的比例混合、搅拌，常温下静置10h以上；
[0064]
s21：将ssdna-alq3溶液与缓冲溶液以1:1的比例混合；
[0065]
s22：静置30min，得到检测液；
[0066]
s31：将检测液与重金属离子溶液以1:1的比例混合均匀，并反应；
[0067]
s32：30min后，将反应前检测液的荧光强度与反应后检测液的荧光强度对比，进而得到重金属离子溶液中重金属离子的含量。
[0068]
当检测液用于检测铅离子时，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：5
′‑
ggttggtgtggttgg-3
′
。
[0069]
当检测液用于检测砷离子时，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：5
′‑
atgcaaacccttaagaaagtggtcgtccaaaaaaccattg-3
′
。
[0070]
检测液用于检测镉离子时，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：5
′‑
gggttcacagtccgtt-3
′
。
[0071]
检测液用于检测汞离子时，所述ss-dna水溶液中所使用的dna序列为：5
’‑
ttctttcttccccttgtttgtt-3
′
。
[0072]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。