本发明涉及铅离子检测技术领域，更具体的说是一种基于DNA-MOF材料的灵敏检测铅离子的新方法，本发明还涉及采用差分脉冲伏安法灵敏检测铅离子。
背景技术：
铅离子含量是环境监测中重要的一项指标，因为铅离子通过食物链进入人体，当含量达到一定浓度时会对人体造成一定程度的伤害，例如小孩痴呆、大脑发育缓慢、免疫系统损伤，严重时会引起死亡，因此寻求一种高效率高灵敏的检测方法是必要的。随着研究的不断完善，各种检测铅离子的传感器被建立起来，通过使用高效的DNA酶，但是这种DNA酶存在稳定性差不耐酸不耐碱的缺点，并且在温度稍高的环境下极易失活。与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。但是，由于大多数酶是蛋白质，对热、酸、碱不稳定，结构发生变化使其失去催化活性。另外，天然酶在生物体内的含量很低，很难通过纯化大量获得天然酶，故价格昂贵，大大限制了它的实际应用。因此，合成在化学结构、催化效率、特异性和选择性上都和天然酶一样的类酶，仍是研究工作者的研究热点。
金属一有机框架材料(Metal Organic Frameworks， MOF)是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，具有三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配位体支撑构成空间3D延伸，系沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料，在催化、储能和分离中都有广泛应用。目前，MOF已成为无机化学、有机化学等多个化学分支的重要研究方向。在这方面有名的科学家如kitagawa，Yaghi等。金属-有机骨架材料是指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。它具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点。主要包括两个重要组分：结点和联接桥，即MOF是由不同连接数的有机配体和金属离子结点组合而成的框架结构。
类过氧化物酶催化活性与H2O2浓度具有相关性，借助颜色和吸光度的变化可以检测H2O2，进一步偶合还可间接测定其它分子。由于MOF材料可以催化过氧化氢的氧化还原反应，因此MOF材料作为类过氧化物酶来代替传统的生物酶是一个值得研究的课题。并且MOF类过氧化物酶对酸、碱、温度具有较好的稳定性且催化活性较高，已成为生命分析化学等相关领域的研究热点之一。MOF类过氧化物酶作为试剂在有机合成、生物转化、酶偶联反应、化学发光分析、免疫分析、污水处理等方面斩露头角。由于MOF类过氧化物酶的催化活性与其组成、形貌、粒径、修饰基团、价态、所带电荷等因素很关，研制性能可控、催化活性较高、稳定性强、特异性好、灵敏度高的纳米类过氧化物酶对于分析化学特别是生命分析化学和纳米分析化学是十分重要的。另外，随着生物传感器应用范围的扩大，要求传感器既不干扰测定对象而又不被测足对象中的其他相关组分影响，要满足这一要求，同时又能得出高精度的测量结果，一套一体化、微型化的优化系统才能得到满意的结果。同时，芯片技术也将越来越多地进入传感器领域，实现检测系统的集成化、一体化。
因此，寻求一种对铅离子灵敏检测的新方法我们迫在眉睫，可以用MOF的过氧化性进行铅离子的检测，DNA功能化的卟啉-有机骨架铅离子敏化的电化学传感器。本发明合成的铁-卟啉MOF结构具有很好的类过氧化物酶的特性，并且在上面结合上纳米金粒子和GR DNA序列，可特异性识别铅离子，在含有过氧化氢和3,3’,5,5’-四甲基联苯胺的溶液中进行电化学信号的检测，从而还可以实现细胞中铅离子的检测。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供了一种基于DNA-MOF材料的灵敏检测铅离子的新方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下措施来实现的：一种基于DNA-MOF材料的灵敏检测铅离子的新方法，其包括以下步骤：
（1）制备金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）合成铁-卟啉MOF材料，并用纳米金进行修饰，得到Au-MOF；
（3）将合成的铁-卟啉MOF材料用GR DNA进行功能化，合成GR-Au-MOF材料；
（4）将制备好的Au-PWE上修饰上HP DNA，然后将混合有3,3’,5,5’-四甲基联苯胺、过氧化氢和样品溶液的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（5）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
一种基于DNA-MOF材料的灵敏检测铅离子的新方法，其特征是，所述新方法包括如下步骤：
（1）通过蜡打印的方法打印出所需要三电极体系的工作区域，在工作区域上通过丝网印刷印上Ag/AgCl参比电极和碳对比电极，然后在工作电极上修饰上金种子，滴加氯金酸和硼氢化钠的混合溶液，得到金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）MOF材料的制备：取30.22 mg 5,10,15,20-四(4-甲氧基苯基)卟啉、35.45 mg FeCl3·6H2O和0.8 mL 0.1 mol·L -1 的HCl 乙醇溶液加入到 3 mL N,N’-二甲基甲酰胺和6 mL 乙醇的混合溶液中超声处理10 min，然后转移到40 mL的高压釜中150 ℃下反应36 h，制得铁-卟啉MOF材料；
（3）Au-MOF材料的制备：取4.0 mg步骤（2）制备的铁-卟啉MOF材料溶解到1 mL乙醇中，向其中加入0.20 mL 1.00 mol·L -1 的氨水溶液和11.3 mL 乙醇的混合液，再加入1.5 mL 6.0 mmol·L -1的正硅酸四乙酯溶液，室温下搅拌反应2 h，将所得混合液用乙醇离心洗涤三次，然后将所得的固体加入到2 mL纳米金溶液中，搅拌反应12 h，得到Au-MOF材料；
（4）GR-Au-MOF材料的制备：将步骤（3）所得的Au-MOF材料中加入100 μL 10 μmol·L-1 的GR DNA，GR DNA是分散在 50 mmol·L -1 和300 mmol·L -1 NaCl 的pH 为8.2 的缓冲溶液中，得到GR-Au-MOF材料，上述所说的GR DNA序列为5’-ACAGACATCATCTCTGAAGTAGCGCCGCCGTATAGTGAGAAACTCACTATrAGGAAGA GATGATGTCTGTTTTTT-3’，在3’上修饰上-(CH2)6-SH；
（5）将制备好的Au-PWE上修饰上10 μL HP DNA， 37 ℃ 下反应90 min，然后将 10 μL混合有4 μL 0.90 mmol·L -1 的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺溶液、4 μL 0.50 mmol·L -1的过氧化氢溶液和2 μL含有不同铅离子浓度的样品溶液的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上，上述所说的HP DNA序列为5’-ACAGACATCATCTCTTCCTCTGT-3’，在3’修饰上-(CH2)6-SH；
（6）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
本发明的有益效果：
（1）利用铁-卟啉MOF材料合成Au-MOF，具有稳定性好、生物相容性好、毒性小、适用范围广的优点；
（2）本发明所合成的Au-MOF材料制备简单、可批量生产，并且具有很好的类过氧化物酶的特性，可提高测定的灵敏性；
（3）本发明中的铅离子和GR DNA具有特异性识别功能，可对样品中的铅离子进行领面的检测；
（4）本发明基于纸三电极体系，利用差分脉冲伏安法进行铅离子测定操作快速简单，反应及结果均由仪器自动完成和记录，避免了主观因素的影响，并保证有很好的重复性，便于现场检测。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
【图1】样品中铅离子的检测过程。
具体实施方式
一种基于DNA-MOF材料的灵敏检测铅离子的新方法，其包括以下步骤：
（1）制备金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）合成铁-卟啉MOF材料，并用纳米金进行修饰，得到Au-MOF；
（3）将合成的铁-卟啉MOF材料用GR DNA进行功能化，合成GR-Au-MOF材料；
（4）将制备好的Au-PWE上修饰上HP DNA，然后将混合有3,3’,5,5’-四甲基联苯胺、过氧化氢和样品溶液的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（5）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
一种基于DNA-MOF材料的灵敏检测铅离子的新方法，其特征是，所述新方法包括如下步骤：
（1）通过蜡打印的方法打印出所需要三电极体系的工作区域，在工作区域上通过丝网印刷印上Ag/AgCl参比电极和碳对比电极，然后在工作电极上修饰上金种子，滴加氯金酸和硼氢化钠的混合溶液，得到金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）MOF材料的制备：取30.22 mg 5,10,15,20-四(4-甲氧基苯基)卟啉、35.45 mg FeCl3·6H2O和0.8 mL 0.1 mol·L -1 的HCl 乙醇溶液加入到 3 mL N,N’-二甲基甲酰胺和6 mL 乙醇的混合溶液中超声处理10 min，然后转移到40 mL的高压釜中150 ℃下反应36 h，制得铁-卟啉MOF材料；
（3）Au-MOF材料的制备：取4.0 mg步骤（2）制备的铁-卟啉MOF材料溶解到1 mL乙醇中，向其中加入0.20 mL 1.00 mol·L -1 的氨水溶液和11.3 mL 乙醇的混合液，再加入1.5 mL 6.0 mmol·L -1的正硅酸四乙酯溶液，室温下搅拌反应2 h，将所得混合液用乙醇离心洗涤三次，然后将所得的固体加入到2 mL纳米金溶液中，搅拌反应12 h，得到Au-MOF材料；
（4）GR-Au-MOF材料的制备：将步骤（3）所得的Au-MOF材料中加入100 μL 10 μmol·L-1 的GR DNA，GR DNA是分散在 50 mmol·L -1 和300 mmol·L -1 NaCl 的pH 为8.2 的缓冲溶液中，得到GR-Au-MOF材料；
（5）将制备好的Au-PWE上修饰上10 μL HP DNA， 37 ℃ 下反应90 min，然后将 10 μL混合有4 μL 0.90 mmol·L -1 的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺溶液、4 μL 0.50 mmol·L -1的过氧化氢溶液和2 μL含有不同铅离子浓度的样品溶液的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（6）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
实施例1 （工业废水）
（1）通过蜡打印的方法打印出所需要三电极体系的工作区域，在工作区域上通过丝网印刷印上Ag/AgCl参比电极和碳对比电极，然后在工作电极上修饰上金种子，滴加氯金酸和硼氢化钠的混合溶液，得到金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）MOF材料的制备：取30.22 mg 5,10,15,20-四(4-甲氧基苯基)卟啉、35.45 mg FeCl3·6H2O和0.8 mL 0.1 mol·L -1 的HCl 乙醇溶液加入到 3 mL N,N’-二甲基甲酰胺和6 mL 乙醇的混合溶液中超声处理10 min，然后转移到40 mL的高压釜中150 ℃下反应36 h，制得铁-卟啉MOF材料；
（3）Au-MOF材料的制备：取4.0 mg步骤（2）制备的铁-卟啉MOF材料溶解到1 mL乙醇中，向其中加入0.20 mL 1.00 mol·L -1 的氨水溶液和11.3 mL 乙醇的混合液，再加入1.5 mL 6.0 mmol·L -1的正硅酸四乙酯溶液，室温下搅拌反应2 h，将所得混合液用乙醇离心洗涤三次，然后将所得的固体加入到2 mL纳米金溶液中，搅拌反应12 h，得到Au-MOF材料；
（4）GR-Au-MOF材料的制备：将步骤（3）所得的Au-MOF材料中加入100 μL 10 μmol·L-1 的GR DNA，GR DNA是分散在 50 mmol·L -1 和300 mmol·L -1 NaCl 的pH 为8.2 的缓冲溶液中，得到GR-Au-MOF材料；
（5）将工业废水进行过滤处理；
（6）将制备好的Au-PWE上修饰上10 μL HP DNA， 37℃ 下反应90 min，然后将 10 μL混合有4 μL 0.90 mmol·L -1 的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺溶液、4 μL 0.50 mmol·L -1的过氧化氢溶液和2 μL含有步骤（5）处理的工业废水样品的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（7）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
实施例2 （苹果汁）
（1）通过蜡打印的方法打印出所需要三电极体系的工作区域，在工作区域上通过丝网印刷印上Ag/AgCl参比电极和碳对比电极，然后在工作电极上修饰上金种子，滴加氯金酸和硼氢化钠的混合溶液，得到金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）MOF材料的制备：取30.22 mg 5,10,15,20-四(4-甲氧基苯基)卟啉、35.45 mg FeCl3·6H2O和0.8 mL 0.1 mol·L -1 的HCl 乙醇溶液加入到 3 mL N,N’-二甲基甲酰胺和6 mL 乙醇的混合溶液中超声处理10 min，然后转移到40 mL的高压釜中150 ℃下反应36 h，制得铁-卟啉MOF材料；
（3）Au-MOF材料的制备：取4.0 mg步骤（2）制备的铁-卟啉MOF材料溶解到1 mL乙醇中，向其中加入0.20 mL 1.00 mol·L -1 的氨水溶液和11.3 mL 乙醇的混合液，再加入1.5 mL 6.0 mmol·L -1的正硅酸四乙酯溶液，室温下搅拌反应2 h，将所得混合液用乙醇离心洗涤三次，然后将所得的固体加入到2 mL纳米金溶液中，搅拌反应12 h，得到Au-MOF材料；
（4）GR-Au-MOF材料的制备：将步骤（3）所得的Au-MOF材料中加入100 μL 10 μmol·L-1 的GR DNA，GR DNA是分散在 50 mmol·L -1 和300 mmol·L -1 NaCl 的pH 为8.2 的缓冲溶液中，得到GR-Au-MOF材料；
（5）将苹果汁进行过滤处理；
（6）将制备好的Au-PWE上修饰上10 μL HP DNA， 37 ℃ 下反应90 min，然后将 10 μL混合有4 μL 0.90 mmol·L -1 的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺溶液、4 μL 0.50 mmol·L -1的过氧化氢溶液和2 μL含有步骤（5）处理的苹果汁的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（7）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
实施例3 （河水）
（1）通过蜡打印的方法打印出所需要三电极体系的工作区域，在工作区域上通过丝网印刷印上Ag/AgCl参比电极和碳对比电极，然后在工作电极上修饰上金种子，滴加氯金酸和硼氢化钠的混合溶液，得到金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）MOF材料的制备：取30.22 mg 5,10,15,20-四(4-甲氧基苯基)卟啉、35.45 mg FeCl3·6H2O和0.8 mL 0.1 mol·L -1 的HCl 乙醇溶液加入到 3 mL N,N’-二甲基甲酰胺和6 mL 乙醇的混合溶液中超声处理10 min，然后转移到40 mL的高压釜中150 ℃下反应36 h，制得铁-卟啉MOF材料；
（3）Au-MOF材料的制备：取4.0 mg步骤（2）制备的铁-卟啉MOF材料溶解到1 mL乙醇中，向其中加入0.20 mL 1.00 mol·L -1 的氨水溶液和11.3 mL 乙醇的混合液，再加入1.5 mL 6.0 mmol·L -1的正硅酸四乙酯溶液，室温下搅拌反应2 h，将所得混合液用乙醇离心洗涤三次，然后将所得的固体加入到2 mL纳米金溶液中，搅拌反应12 h，得到Au-MOF材料；
（4）GR-Au-MOF材料的制备：将步骤（3）所得的Au-MOF材料中加入100 μL 10 μmol·L-1 的GR DNA，GR DNA是分散在 50 mmol·L -1 和300 mmol·L -1 NaCl 的pH 为8.2 的缓冲溶液中，得到GR-Au-MOF材料；
（5）将河水进行过滤处理；
（6）将制备好的Au-PWE上修饰上10 μL HP DNA， 37℃ 下反应90 min，然后将 10 μL混合有4 μL 0.90 mmol·L -1 的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺溶液、4 μL 0.50 mmol·L -1的过氧化氢溶液和2 μL含有步骤（5）处理的河水的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（7）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
实施例4 （土壤）
（1）通过蜡打印的方法打印出所需要三电极体系的工作区域，在工作区域上通过丝网印刷印上Ag/AgCl参比电极和碳对比电极，然后在工作电极上修饰上金种子，滴加氯金酸和硼氢化钠的混合溶液，得到金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）MOF材料的制备：取30.22 mg 5,10,15,20-四(4-甲氧基苯基)卟啉、35.45 mg FeCl3·6H2O和0.8 mL 0.1 mol·L -1 的HCl 乙醇溶液加入到 3 mL N,N’-二甲基甲酰胺和6 mL 乙醇的混合溶液中超声处理10 min，然后转移到40 mL的高压釜中150 ℃下反应36 h，制得铁-卟啉MOF材料；
（3）Au-MOF材料的制备：取4.0 mg步骤（2）制备的铁-卟啉MOF材料溶解到1 mL乙醇中，向其中加入0.20 mL 1.00 mol·L -1 的氨水溶液和11.3 mL 乙醇的混合液，再加入1.5 mL 6.0 mmol·L -1的正硅酸四乙酯溶液，室温下搅拌反应2 h，将所得混合液用乙醇离心洗涤三次，然后将所得的固体加入到2 mL纳米金溶液中，搅拌反应12 h，得到Au-MOF材料；
（4）GR-Au-MOF材料的制备：将步骤（3）所得的Au-MOF材料中加入100 μL 10 μmol·L-1 的GR DNA，GR DNA是分散在 50 mmol·L -1 和300 mmol·L -1 NaCl 的pH 为8.2 的缓冲溶液中，得到GR-Au-MOF材料；
（5）将土壤分散到10 mL二次蒸馏水中，然后进行过滤处理；
（6）将制备好的Au-PWE上修饰上10 μL HP DNA， 37℃ 下反应90 min，然后将 10 μL混合有4 μL 0.90 mmol·L -1 的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺溶液、4 μL 0.50 mmol·L -1的过氧化氢溶液和2 μL含有步骤（5）处理的土壤样品的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（7）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
实施例5 （血清）
（1）通过蜡打印的方法打印出所需要三电极体系的工作区域，在工作区域上通过丝网印刷印上Ag/AgCl参比电极和碳对比电极，然后在工作电极上修饰上金种子，滴加氯金酸和硼氢化钠的混合溶液，得到金-纸芯片工作电极Au-PWE；
（2）MOF材料的制备：取30.22 mg 5,10,15,20-四(4-甲氧基苯基)卟啉、35.45 mg FeCl3·6H2O和0.8 mL 0.1 mol·L -1 的HCl 乙醇溶液加入到 3 mL N,N’-二甲基甲酰胺和6 mL 乙醇的混合溶液中超声处理10 min，然后转移到40 mL的高压釜中150 ℃下反应36 h，制得铁-卟啉MOF材料；
（3）Au-MOF材料的制备：取4.0 mg步骤（2）制备的铁-卟啉MOF材料溶解到1 mL乙醇中，向其中加入0.20 mL 1.00 mol·L -1 的氨水溶液和11.3 mL 乙醇的混合液，再加入1.5 mL 6.0 mmol·L -1的正硅酸四乙酯溶液，室温下搅拌反应2 h，将所得混合液用乙醇离心洗涤三次，然后将所得的固体加入到2 mL纳米金溶液中，搅拌反应12 h，得到Au-MOF材料；
（4）GR-Au-MOF材料的制备：将步骤（3）所得的Au-MOF材料中加入100 μL 10 μmol·L-1 的GR DNA，GR DNA是分散在 50 mmol·L -1 和300 mmol·L -1 NaCl 的pH 为8.2 的缓冲溶液中，得到GR-Au-MOF材料；
（5）将制备好的Au-PWE上修饰上10 μL HP DNA， 37 ℃ 下反应90 min，然后将 10 μL混合有4 μL 0.90 mmol·L -1 的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺溶液、4 μL 0.50 mmol·L -1的过氧化氢溶液和2 μL含有血清的GR-Au-MOF溶液滴到修饰有HP的Au-PWE上；
（6）将得到的修饰好的芯片通过三电极体系连接到电化学工作站上，采用差分脉冲伏安法进行铅离子浓度的检测。
SEQUENCE LISTING
<110> 济南大学
<120> 一种基于DNA-MOF材料的灵敏检测铅离子的新方法
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<213> 人工序列
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acagacatca tctctgaagt agcgccgccg tatagtgaga aactcactat raggaagaga 60
tgatgtctgt ttttt 75
<210> 2
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
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