[发明专利]一种用于汞离子检测的电化学传感器及制作方法和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汞离子检测的电化学传感器及制作方法和检测方法，属于生物分析技术领域。

背景技术

分析检测方法的动力学范围是定量分析时极其重要的一个参数。在进行现场检测时尤其需要具有宽广的动力学区间的传感器，因为此时被分析物可能存在的浓度范围很大而且未知浓度范围。大量的研究往往更注重于提高检测方法的灵敏度而鲜有针对提高检测动力学区间的研究。汞是高毒的全球性环境污染物，即便是极微量的存在于环境中，对动植物及人类的健康也威胁极大。水溶性的二价汞离子(Hg²⁺)是汞污染最常见和最稳定的形式之一。目前传统的汞离子检测方法主要有：原子(吸收，发射，荧光)光谱法及电感耦合等离子质谱仪(Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)。这些方法的检测动力学区间可达4-5个数量级，且灵敏度高，选择性好，但也存在样品制备复杂，价格昂贵，设备复杂等不足而制约其在现场检测Hg²⁺的推广应用。许多基于有机小分子的光学传感器近年来被应用在现场检测Hg²⁺上，但该类方法大部分具有动力学区间狭窄，探针合成复杂，水溶性差，对其它金属离子选择性差或检测灵敏度远难达到饮用水中可允许的Hg²⁺浓度(10nM，2ppb)等诸多不足。

近年来，Hg²⁺能形成高特异性的T-Hg²⁺-T结构这一性质被广泛应用于构建检测Hg²⁺的光学和电化学传感器(Zhang，X.；Li，Y.；Su，H.；Zhang，S.，Biosens.Bioelectron.2010，25，1338-1343.，Zhu，Z.；Su，Y.；Li，J.；Li，D.；Zhang，J.；Song，S.；Zhao，Y.；Li，G.；Fan，C.，Anal.Chem.2009，81，7660-7666.)。光学或荧光检测方法一般需要体积庞大和耗能较高的光源，昂贵的单色器和检测器且容易产生由于光致褪色的荧光基团或猝灭剂的存在所造成的错误信号。相对于光学传感器，电化学传感器具有响应迅速，高特异性和即使对复杂样本也具有极低的检测极限等独特的优点。电化学传感器因电活性标记物稳定性较好和电活性污染剂相对较少，可用其构建微型甚至纳米级器件而为现场检测中实现设备的便携式，无试剂和即用型提供了可能。然而，现有报道的电化学传感器绝大部分动力学区间还难以覆盖样本中最可能实际存在的Hg²⁺浓度。复杂的真实样本要求更灵敏和特异性更高的检测方法以排除可能存在的各种干扰。同时不同样本中可能存在Hg²⁺浓度的巨大差别也要求传感器具有宽阔的动力学区间以避免对样品进行稀释或富集。因此，发展具有极高灵敏度和选择性且动力学区间足够宽广的Hg²⁺检测方法，仍是对广大科研人员的挑战。

发明内容

本发明的目的在于发展具有极高灵敏度和选择性且动力学区间足够宽广的用于汞离子检测的电化学传感器。

为了实现上述目的，本发明的第一方面是提供一种用于汞离子检测的电化学传感器，其中，该传感器为一种金电极，该金电极具有固定在其表面上的化学修饰的全胸腺嘧啶(T)寡核苷酸链及与该全胸腺嘧啶(T)寡核苷酸链杂交的标记二茂铁的全腺嘌呤(A)互补链。

优选的，所述全胸腺嘧啶(T)寡核苷酸链为低密度或中等密度或高密度的全胸腺嘧啶(T)寡核苷酸链；所述全腺嘌呤(A)寡核苷酸互补链为信号探针2，其中所述探针1为5’-SH-(CH2)₆-AATTTTTTTTTTTTTTT-3’，所述探针2为5’-AAAAAAAAAAAAAAA-(CH2)₆-Fc-3’。

本发明的第二方面是提供一种用于汞离子检测的电化学传感器的制作方法，其中，包括如下步骤：第一步骤：将化学修饰的全胸腺嘧啶(T)寡核苷酸链固定在金电极的表面上；第二步骤：将全腺嘌呤(A)互补链与全胸腺嘧啶(T)寡核苷酸链杂交。

进一步，利用捕获探针1和信号探针2制作该电化学传感器，其中所述探针1为5’-SH-(CH2)₆-AATTTTTTTTTTTTTTT-3’，所述探针2为5’-AAAAAAAAAAAAAAA-(CH2)₆-Fc-3’。