[发明专利]一种检测汞离子的目视比色传感器

说明书

本发明提供一种检测汞离子的目视比色传感器，设计具有特殊发夹结构的H‑DNA，在汞离子存在下，H‑DNA的3’端和5’端通过T−Hg²⁺−T结构互补配对，使H‑DNA的茎干部分完全互补，引发核酸外切酶III对其剪切，生成富含鸟嘌呤的DNA单链，释放出来Hg²⁺又和H‑DNA反应引发酶切反应，如此循环，使H‑DNA不断被剪切，生成越来越多富含G的单链DNA，在氯化血红素存在时，形成DNA催化酶，催化3,3',5,5'‑四甲基联苯胺与H₂O₂反应，生成蓝色产物，实现可视化检测汞离子。本发明方法操作简单、成本低，时间短，能够快速地可视化检测环境水样中的汞离子含量，有望应用于环境水样汞的检测。

技术领域

本发明涉及一种基于核酸外切酶III辅助目标循环利用和DNA催化酶共同放大信号的目视比色传感器检测汞离子的方法，属于分析化学领域。

背景技术

汞及汞化合物的分布非常广泛，是对人类和人类所生存环境危害最大的有毒重金属之一。由于工业上利用汞的毒理性将其应用于防腐剂、农药、抗菌剂等工业产品中，使得人们接触汞及汞化合物的概率大大增加。汞离子即使在浓度很低也会对人的身体健康造成巨大威胁。随着人们生活水平和健康意识的提高，越来越多的人开始关注汞对人体健康的危害。有研究表明，汞是有可能会导致人的运动机能和记忆能力变差的重金属元素，吸入过量的汞有可能会导致人的肾脏系统、神经系统、免疫系统、生殖系统等受损；此外，汞及汞化合物可以通过如空气、水、食物等多种途径进入人体，而且汞具有生物富集性，进入人体的汞也很难排出，因此对人体危害很大。

随着现代分析测试技术的快速发展，越来越多的汞离子检测方法问世，目前常用的汞离子分析测试方法主要是仪器分析法，如电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法（AAS）、冷蒸气原子荧光光谱法(CV-AFS)等。这些传统检测法由于操作复杂、样品检测环境要求高、仪器昂贵和无法实地检测等原因，使得它们的应用受到了限制。随着现代分析测试技术的快速发展，越来越多的新方法被应用到汞的分析检测中，例如电化学方法、荧光方法和比色检测法等方法已经广泛应用于汞离子的检测。比色法由于其结果明显、简单、快速和灵敏度高等特点受到广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测汞离子的目视比色传感器，这种比色传感器检测方法利用核酸外切酶III辅助目标循环和DNA催化酶共同放大信号的策略大大提高检测的灵敏度。设计一种发夹结构的H-DNA，在汞离子存在时, 其茎干部分会互补配对，引发核酸外切酶III对其进行剪切，生成的富含鸟嘌呤的单链DNA，在氯化血红素存在时可以形成DNA催化酶，催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）与H₂O₂的反应，生成蓝色物质，通过观察溶液颜色的明显变化来判断目标分析物汞离子是否存在，以及含量的多少，可以解决传统分析检测方法检测汞离子的操作复杂、要求高、检测成本高和背景干扰大等问题。本发明的检测方法操作简单、成本低，时间短，能够快速地可视化检测环境水样中的汞离子含量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于核酸外切酶III和DNA催化酶放大信号的目视比色传感器，由发夹结构的H-DNA、氯化血红素、核酸外切酶III、3,3',5,5'-四甲基联苯胺与H₂O₂组成。

所述H-DNA的序列为：

5’-CTTTAGGGTGGGGAGGGTGGGGCCCCACCCTTTTG -3’。

所述发夹结构H-DNA的制备方法是：将H-DNA溶于含有100 mM NaCl和5 mM MgCl₂的20 mM pH 7.4 Tris-HCl缓冲液1中，在90℃条件下加热10分钟，自然冷却到室温。所述发夹结构H-DNA的浓度为2.5 μM。