DNA荧光探针检测汞离子及其络合剂的研究

【摘要】：汞是一种高毒性且在环境中污染相当普遍的重金属离子，汞接触可不同程度地对健康造成一系列有害影响，如大脑损伤、肾脏衰竭、神经系统及免疫系统损伤。汞在工厂污水、固体垃圾、矿山废水等环境污染物中广泛存在。因此，发展一种高灵敏高选择性的用于环境及食品中汞离子的检测方法具有非常重要的意义。DNA探针具有易于合成、稳定性好、设计简单、信号机制灵活等优点，使其在医药、环境、食品等众多领域的重金属分析检测中，具有广阔的发展空间和应用前景。基于此，在本论文的研究中，我们发展了以下三种基于DNA探针的汞离子和及其络合剂的检测方法： 1．基于T-Hg~(2+)-T结构和G四聚体自身猝灭能力，发展了一种汞离子及半胱氨酸的检测新方法。设计了一条5′端标有荧光基团的富T序列，3′端用能形成G四聚体的富G序列代替传统的猝灭基团。当有汞离子存在时，富T序列发生折叠，使G四聚体靠近荧光基团，发生光诱导电子转移，使荧光被部分猝灭从而实现对汞离子的高灵敏检测，检测下限为4nmol/L。鉴于半胱氨酸与汞离子有很强的结合能力，该方法还被用于半胱氨酸的检测，其检测下限为85nmol/L。本方法只需对DNA进行单个荧光基团的标记，设计简单，灵敏度高，特异性好，并可用于实际水样中汞离子的检测。 2．基于T-Hg~(2+)-T结构和G四聚体自身猝灭能力，发展了一种简便的“Turn on”型碘离子检测新方法。设计了一条5′端标有荧光基团的富T序列，3′端用能形成G四聚体的富G序列代替传统的猝灭基团。首先加入汞离子，富T序列形成T-Hg~(2+)-T结构发生折叠，G四聚体靠近荧光基团，发生光诱导电子转移，使荧光被猝灭。此时，若加入碘离子，由于碘离子能够与汞离子形成较稳定的络合物，汞离子被竞争下来，发夹状探针打开，荧光得到恢复，且荧光强度与50～500nmol/L的碘离子呈现良好的线性关系，检测下限为30nmol/L。本方法选择性好，并可用于实际水样中碘离子的检测，是一种简单的碘离子的检测方法。 3．发展了一种基于β-环糊精聚合物对芘荧光增强能力的汞离子检测新方法。设计了一条两端标有芘的富T序列，加入β-环糊精聚合物后，芘的荧光得到显著增强。当有汞离子存在时，富T序列发生折叠形成发夹，使得芘脱离β-环糊精聚合物的空腔，荧光信号明显降低，从而实现对汞离子的高灵敏检测，检测下限为8nmol/L。本方法特异性好，灵敏度高，并可用于实际水样中汞离子的检测。