一种能够同步检测汞离子和铅离子的DNA探针及其应用

本发明属于环境分析领域，具体涉及一种能够同步检测汞离子和铅离子的dna探针及其应用。

背景技术：

1、近年来，世界各国重点发展重工业，金属污染已经变成非常严峻的问题，许多疾病的发生都与金属离子污染有密切的关系，如癌症和遗传疾病。其中汞离子和铅离子广泛地存在于人类的日常生产生活之中，它们暴露后即使浓度很低，也会对生物体的肾脏、心脏、神经系统和其他许多器官造成极大的损害。并且重金属可在人和动物之间不断积累，进而产生更高更强的毒性，造成更大的危害。目前饮用水中hg2+和pb2+的最高耐受水平分别为0.001mg/l(5nm)和0.01mg/l(48nm)，所以找到高效便捷检测汞离子和铅离子的方法至关重要。迄今为止，人们已经开发出许多传统的汞离子和铅离子检测方法，如原子吸收光法，电感耦合等离子体质谱、冷蒸汽原子荧光光谱法，酶联免疫吸附测定等方法。虽然这些方法有较高的准确度和灵敏度，但是往往需要大型昂贵的机器，相关的专业人员且繁琐复杂的程序。另外，这些传统方法的检测灵敏度有较大的不确定性，与样本性质、样本制备方法、仪器和操作条件均有较大关系，很可能产生不稳定的结果，因此大大限制了日常生活中对汞离子和铅离子的快速检测。

2、因此，有必要开发出一个灵敏度高，成本廉价，操作简单方便的新方法实现对汞离子和铅离子的检测。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺点弊端，本发明的第一个目的是提供一种能够同步检测汞离子和铅离子的dna探针。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种能够同步检测汞离子和铅离子的dna探针p2.8-c，序列如下：

4、5’-gggtgggcgtttgcgtccctcgctttcgggtggg-3’。

5、所述的dna探针p2.8-c与待测样品混合后，当样品中有汞离子存在时，dna链通过t-hg2+-t配对，可同时形成发夹结构和g-四联体；当样品中有铅离子存在时，铅离子诱导dna两端富g碱基部分形成稳定的反平行g-四联体结构。

6、所述dna探针在汞离子作用下形成的发夹结构与g-四联体结构之间的碱基个数为1，其中该碱基为c时，荧光强度最佳。

7、本发明的第二个目的是提供上述dna探针在同步检测水样中汞离子和铅离子的应用。

8、本发明的第三个目的是提供一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，利用特定序列的非荧光标记的寡核苷酸链和两种缓冲液及一种嵌入式荧光剂dapi基于荧光法实现对汞离子和铅离子的检测，具有操作简单，检测敏捷等优点。

9、一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，采用如下技术方案：

10、步骤(1)、将上述dna探针溶于缓冲液，然后加入待测样品混匀得到混合溶液，室温下静置4-6min；

11、步骤(2)、将嵌入式荧光剂dapi(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)加入步骤(1)所得混合溶液中并混匀，室温下静置一段时间；

12、步骤(3)、测定步骤(2)静置后溶液的荧光信号强度。

13、作为优选，步骤(1)中所述dna探针的浓度为100-110nm。

14、作为优选，检测汞离子时，步骤(2)中所述缓冲液为由tris-hac缓冲液和tris-hcl缓冲液混合得到的混合缓冲液，其中tris-hac缓冲液和tris-hcl缓冲液的体积比为3:1；

15、所述tris-hac缓冲液的浓度为25mm，ph为8.5，由三羟甲基氨基甲烷tris、醋酸hac和200mm naac配制得到；

16、所述tris-hcl缓冲液的浓度为25mm，ph为8.5，由三羟甲基氨基甲烷tris、盐酸hcl和200mm nacl配制得到。

17、作为优选，检测铅离子时，步骤(2)中所述缓冲液为25mm、ph为8.5的tris-hcl缓冲液，由三羟甲基氨基甲烷tris、盐酸hcl和100mm nacl配制得到。

18、作为优选，检测铅离子时，步骤(2)静置后还需加入1000-1200nm汞离子，混匀并静置20-22min。

19、作为优选，步骤(2)中dapi的浓度为100-125nm，静置时间为20-22min。

20、步骤(2)中采用的嵌入式荧光剂dapi自身荧光微弱，当待测样品中不存在汞离子和铅离子时，几乎可忽略；存在汞离子时，dapi嵌入到t-hg2+-t复合物中，在平行g-四联体的辅助下，dapi激发出较强的荧光信号；存在铅离子时，铅离子诱导平行g-四联体构象发生改变，形成反平行g-四联体结构，因此dapi无法嵌入t-hg2+-t复合物中，荧光淬灭信号降低，实现荧光开关的功能。

21、荧光检测可以通过荧光分光光度计来实现，操作简单，成本低，耗时短，检测范围广，通过判断荧光信号的开关和强度大小，即可对汞离子和铅离子达到定性定量检测和实时检测的目的。

22、本发明的有益效果是：

23、(1)本发明所提供的dna探针在应用时具有较高的灵敏度，对汞离子和铅离子的检测限分别为0.39nm和4.57nm，检测结果通过荧光数值清晰可见，检测的线性范围广，可以实现实时检测的目的。

24、(2)本发明所提供的dna探针在应用时对汞离子和铅离子均有较好的特异性，常见的其他金属离子对检测不产生干扰。

25、(3)本发明所提供的dna探针在应用时可同步实现对汞离子和铅离子的检测，溶液中同时存在汞离子和铅离子时均可实现对其中某一离子的检测。

26、(4)本发明所提供的dna探针已完成对自来水样本的测试，有很好的回收率，可在实际生活中应用推广，且操作简单方便，仅需要使用简单的仪器就能够进行检测。

技术特征：

1.一种能够同步检测汞离子和铅离子的dna探针，其特征在于，所述dna探针的序列如下：

2.权利要求1所述的dna探针在同步检测水样中汞离子和铅离子方面的应用。

3.一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，其特征在于，步骤(1)中所述dna探针的浓度为100-110nm。

5.根据权利要求3所述的一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，其特征在于，检测汞离子时，步骤(2)中所述缓冲液为由tris-hac缓冲液和tris-hcl缓冲液混合得到的混合缓冲液，其中tris-hac缓冲液和tris-hcl缓冲液的体积比为3:1；

6.根据权利要求2所述的一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，其特征在于，检测铅离子时，步骤(2)中所述缓冲液为25mm、ph为8.5的tris-hcl缓冲液，由三羟甲基氨基甲烷tris、盐酸hcl和100mmnacl配制得到。

7.根据权利要求2所述的一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，其特征在于，步骤(2)中dapi的浓度为100-125nm，静置时间为20-22min。

8.根据权利要求2所述的一种同步检测水样中汞离子和铅离子的方法，其特征在于，检测铅离子时，步骤(2)室温下静置后还需加入1000-1200nm汞离子，混匀并静置20-22min。

技术总结
本发明公开一种能够同步检测汞离子和铅离子的DNA探针及其应用，所述DNA探针含有3个连续的T碱基，可同时形成发夹结构和G‑四联体；所述DNA探针还含有富G碱基部分，能够形成稳定的反平行G‑四联体结构。本发明公开的DNA探针可同步实现对汞离子和铅离子的检测，对汞离子和铅离子均有较好的特异性，检测方法具有较高的灵敏度，对汞离子和铅离子的检测限分别为0.39nM和4.57nM，检测结果通过荧光数值清晰可见，检测的线性范围广，可以实现实时检测的目的。

技术研发人员：刘禹辛,徐悠扬,李翔翔,蔡雨乐,裘洁琼
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15