[发明专利]一种用于检测遗传毒性物质的纳米DNA传感器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测遗传毒性物质的纳米DNA传感器及其检测方法，属于生物技术领域。

背景技术

随着工业生产的飞速发展，成千上万种化学合成物源源不断地涌入市场和生活领域，其中部分化合物通过各种途径进入机体可对遗传物质造成损害，而引发基因突变、癌形成或致畸效应。脱氧核糖核酸(DNA)是大多数生物体的遗传物质，对遗传信息的保持和蛋白质的合成非常关键。而环境中存在的这些具有遗传毒性的物质，毒性机制大都以DNA为靶，对DNA的化学结构造成损伤，甚至导致DNA结构的断裂。可通过遗传毒性物质导致DNA损伤的原理来检测遗传毒性物质，对于生态毒理学的研究、新化合物的毒性鉴定及环境污染监控都具有重大的现实意义。

以对DNA损伤的原理检测遗传毒性物质的方法有很多，比如经典的生物学检测方法，Ames实验和单细胞凝胶电泳等，但这些方法常需要培养细菌或细胞，耗时较长常需要数日。电化学生物传感器具有操作简单、快速、灵敏等优点，被广泛用于分析方法的研究中。上世纪50年代，核酸DNA的碱基被发现具有电化学活性，将DNA吸附到电极表面，在一定的测试条件下DNA中的碱基会产生电化学信号。当遗传毒性物质与电极上吸附的DNA反应后可造成DNA损伤，从而DNA中碱基的电化学信号就会降低，其中以碱基鸟嘌呤氧化峰电流信号最为灵敏，因此用此信号的变化可判断遗传毒性物质对DNA的损伤作用，从而检测待测物质的遗传毒性大小。但是传统方法将双链DNA直接在三电极系统下给予正电压，吸附双链DNA到电极表面来制作的传感器，双链DNA容易脱落且检测灵敏度也有待提高。所以，构造一种新型的传感器加强DNA的固定和提高灵敏度，对于快速检测遗传毒性物质具有科学和实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米DNA传感器及其制备方法，还提供对遗传毒性物质的检测方法，以解决当前对遗传毒性物质检测需时长、操作步骤繁琐的问题，提高传感器检测的灵敏度。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供的用于检测遗传毒性物质的纳米DNA传感器，包括电极材料，其特征在于，在电极材料的表面有经带氨基基团的纳米金形成的纳米金膜修饰，并吸附有双链DNA，所述的双链DNA是通过位于电极材料表面的纳米金膜中带氨基基团的纳米金带有的正电荷，以静电吸附方式吸附带负电的双链DNA而固定于电极材料的表面。经带氨基基团的纳米金形成纳米金膜修饰电极材料表面的具体方法是：将电极材料的表面分别经0.3μm、0.05μmα-Al₂O₃打磨，每一步均用双蒸水超声波洗净，在室温环境中，将经打磨和清洗洁净后的电极材料插入到带氨基基团的纳米金溶液中1小时，使溶液中带氨基基团的纳米金在电极材料表面自动分散成纳米金膜，然后用5mL双蒸水轻柔冲洗，用氮气吹干备用；所述的电极材料是金电极；所述的带氨基基团的纳米金溶液的制备方法是：将浓度为1mM的氯金酸溶液90mL与浓度为1mM的油胺1mL混合，磁力搅拌加热到80℃保持5min，1.2×10⁴g离心，弃去上清，所得沉淀用10mL超纯水洗涤，1.2×10⁴g离心后，重复超纯水洗涤2次后，溶于10mL超纯水中即得到带氨基基团的纳米金溶液；纳米金膜修饰的电极材料表面吸附并固定双链DNA的具体方法是：将纳米金膜修饰的电极材料插入含有双链DNA的醋酸溶液中，在三电极系统下，给予电压+0.5V保持5min，然后用5mL双蒸水轻柔冲洗，晾干，即实现将双链DNA吸附并被固定到纳米金膜修饰的电极材料表面；所述的含有双链DNA的醋酸溶液，醋酸溶液的pH值为4.75浓度为0.25M，其中双链DNA的浓度为10μg/mL，所述的双链DNA是小牛胸腺双链DNA。

本发明提供的用于检测遗传毒性物质的纳米DNA传感器的制备方法包括以下步骤：

步骤一、制备带氨基基团的纳米金溶液：取浓度为1mM的氯金酸溶液90mL与浓度为1mM的油胺1mL混合，磁力搅拌加热到80℃保持5min，1.2×10⁴g离心，弃去上清，所得沉淀加入超纯水10mL洗涤，1.2×10⁴g离心后，重复超纯水洗涤2次，溶于10mL超纯水中即得到带氨基基团的纳米金溶液。