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汞离子功能核酸生物传感器的建立与应用
杜再慧 , 李相阳 , 田晶晶 , 田洪涛 , 许文涛
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171390
利用汞离子(Hg2+)特异性功能核酸对Hg2+识别检测,其中模板主要包括与Hg2+特异性结合的识别区、形成G四链体的富G区以及由聚六乙二醇(Spacer18)链接的隔断区;靶序列主要包括5'端配对区和3'端富T区。模板与靶序列只有在Hg2+存在的条件下才能结合并引发延伸,进而使富G序列在模板上剥离下来,但由于Spacer18的隔断作用导致富G序列以单链形式存在,在特定环境下形成具有过氧化物模拟酶活性的G-四链体,催化H2O2与2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二胺盐(ABTS)发生肉眼可见的颜色变化,进而对Hg2+进行定量测定。利用构建的Hg2+功能核酸生物传感器,35 min内可完成检测,线性范围为20~500 nmol/L,检出限达到16.5 nmol/L(3σ)。实际水样中的加标回收率为98.5%~103.5%。本方法操作简单、成本低、耗时短,在应急处理、实时环境检测等方面具有良好的应用价值。
关键词: 汞离子, G四链体, 间隔臂, 功能核酸, 生物传感器
功能核酸生物传感器检测金属离子的研究进展
杜再慧 , 李相阳 , 田晶晶 , 张洋子 , 田洪涛 , 许文涛
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171444
功能核酸是具有特定结构和功能的天然或人工核酸序列。一些金属离子是人体必需的微量元素,但过量的金属离子会对人体健康带来危害。功能核酸具有易于修饰、价格低廉、稳定性高、特异性强等优点,被广泛应用于金属离子的检测。本文详细介绍了功能核酸与金属之间的相互作用,主要包括DNA/RNA切割型、连接型、错配型、点击化学型、构象改变型以及其它类型;以及功能核酸与不同信号输出方式相结合的生物传感器。最后讨论了功能核酸在金属离子检测过程中的优势以及现存的问题,对功能核酸生物传感器未来的发展方向以及应用前景进行了展望。
关键词: 功能核酸, 金属离子, 作用方式, 生物传感器, 评述
基于双重脱氧核酶的超灵敏比色法检测铜离子
梅晓宏 , 田晶晶 , 张洋子 , 杜再慧 , 张媛 , 许文涛
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181582
铜是生命的必需元素,是某些活性蛋白的辅基,而过量的铜具有一定毒性,可导致肝炎、胃肠炎、肺炎等病症。因此对Cu2+的灵敏定量检测十分必要。本研究建立了一种基于双重脱氧核酶的比色生物传感器,用于灵敏、特异性定量检测Cu2+。此生物传感器包含两种具有不同功能的脱氧核酶:Cu2+依赖性的切割型脱氧核酶与G-四链体脱氧核酶。当待测物中存在Cu2+时,Cu2+依赖性的切割型脱氧核酶被切割,用于特异性信号识别;经末端转移酶诱导形成G-四链体脱氧核酶,用于"一对多"的信号放大与可视化信号输出。在"信号识别"与"信号输出"两步反应之间,利用指数扩增反应(Exponential amplification reaction,EXPAR),放大"信号识别"的反应信号。在最优条件下,可实现Cu2+的灵敏的选择性检测:使用全波长酶标仪测定,比色法检出限为7.6 pmol/L;裸眼检出限为10 pmol/L。将此传感器用于自来水中Cu2+的测定,裸眼检测范围为10~200 pmol/L,比色法加标回收率为96.3%~98.4%。此检测平台为特异性检测自来水中的Cu2+提供了超灵敏、可视化的检测工具,具有良好的应用前景。
关键词: 铜离子, 脱氧核酶, 末端脱氧核苷酸转移酶, 等温扩增
铅离子功能核酸比色生物传感器的构建及应用
李宸葳 , 林晟豪 , 杜再慧 , 孙春燕 , 许文涛
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191217
构建了铅离子(Pb2+)功能核酸比色生物传感器,用于可视化检测水中Pb2+。利用GR-5脱氧核酶对Pb2+特异性识别,对底物链切割,同时通过巧妙的核酸设计,将GR-5脱氧核酶的切割产物与显色模板结合形成G-四链体,其中显色模板主要包括与切割产物核酸的序列互补区、富含鸟嘌呤的G四链体形成区以及连接二者的间隔臂。在Pb2+存在时,GR-5脱氧核酶的底物链被识别、切割并释放,此切割产物与显色模板结合,并转化成G-四链体,由于G-四链体在特定条件下具有类过氧化物酶活性,可催化H2O2和3',3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)显色,基于此构建了Pb2+功能核酸比色生物传感器。优化的实验条件为:GR-5脱氧核酶的底物链和酶链最优配比1:1,切割时间3 min,显色模板浓度5 μmol/L,最适TMB用量50 μL。本传感器检测Pb2+的线性范围为25 nmol/L~2.5 μmol/L,线性关系为y=0.039x+0.3486(R=0.9904),检出限为10.1 nmol/L (3σ),用于自来水中Pb2+的检测,加标回收率为98.2%~115.5%。本方法具有灵敏度高、特异性强、操作简单等优点,具有良好的应用前景。
关键词: 铅离子, 功能核酸, 可视化, G-四链体, 生物传感器