[发明专利]一种辐射生物剂量计、制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种辐射生物剂量计、制备方法及应用，属于生物技术领域。所述生物剂量计为在大肠杆菌的SoxR启动子下游加入EGFP基因构成的SoxR辐射生物剂量计或在大肠杆菌的Cda启动子下游加入EGFP基因构成的Cda辐射生物剂量计。所述辐射生物剂量计可在线实时监测物理辐射剂量的大小，具有广泛的检测和应用范围；应用了微生物的群体效应作为生物信号放大系统，灵敏度较现有相关检测技术有大幅提高；后期将所述辐射生物剂量计置于微流控芯片中培养，可实现在线实时监测，实现商品化生产，携带方便，检测快速，可随时提供环境中细胞毒性物质和辐射剂量的大小，为检测损伤剂量大小提供参考。

技术领域

本发明涉及一种辐射生物剂量计、制备方法及应用，具体地说，涉及一种运用生物技术改造基因序列的微生物作为辐射剂量的生物计量法，对低线性能量传递(LinearEenergy Transfer,LET)物理辐射及紫外线辐射进行监测，检测时间短，结果直观可见，且响应强度和辐射剂量存在一定的量效关系，通过荧光强度值的大小反映环境中所述辐射的细胞毒性大小，而且对化学细胞损伤试剂具有响应，具有检测广谱性；属于生物技术领域。

背景技术

水污染、噪音污染、空气污染和辐射被称为四大环境污染。按照辐射产生的生物学效应，分为电离辐射和非电离辐射两大类：当辐射能量达到12eV以上时，可使原子或分子丢失电子而生成带电的离子，导致生物组织产生相应的电离反应，机体受到较为严重的损伤，这类辐射称之为电离辐射；而当能量小于12eV时，辐射能量不足以直接使生物组织中的相关物质电离，称之为非电离辐射。辐射诱发产生自由基，造成细胞器的损伤，进而导致整个细胞损伤，甚至使机体发生病变和死亡。因辐射造成的生物机体的相关效应即为辐射生物学效应，包括蛋白质的损伤、遗传物质的损伤等，其中最主要的是胞内的遗传物质(主要为DNA)的损伤，造成DNA的单链断裂、双链断裂以及DNA的簇损伤等。当细胞内损伤积累到一定的限度导致无法完成自身的损伤修复工作，会启动细胞内的一系列信号转导途径，使细胞的生命周期产生停滞，进一步使细胞凋亡或者是坏死，最终可能造成机体的病变和死亡。已有研究表明一个未修复的DNA双链断裂就足以造成细胞的死亡；表1简单总结不同辐射大小对生物的危害程度。

表1症状与剂量的关系

机体受到电离辐射后，会产生某些生物学变化。用生物学指标确定已接受辐射剂量的理论和方法，称为生物剂量学。某些生物剂量测定体系称为生物剂量计。

生物传感器是对特定物质敏感，并将物质浓度转换为一定信号的装置。生物传感器和生物检测用于对环境中微量的物质进行检测。为了让这个检测更加灵敏，还需要生物放大器以提高对生物传感器在极其少量的物质存在时便做出反应，这在有毒物质的检测中显得尤为重要。另外伴随着生物计量学的发展，这几年对于生物传感等的研究也提出了更高的要求，而开发放大器远比改造现有特异性极强的生物传感元件要容易实现得多，通过放大器的引入，可以大大优化检测的最低限。

由于核能，放射能的广泛存在，评估放射的危害已成为辐射生物学和防护学研究的重要领域，应用基因组学测试基因的表达变化，过去研究集中的基因有细胞周期调节、DNA损伤修复、细胞凋亡和炎症等，多采用实时定量PCR以及质谱等方法，费时费力。

其他检测方法还有：Ames法，已经作为检测环境污染物的方法，是通过统计化合物处理组在最低营养琼脂培养基上的回复突变与对照组的菌落数，来确定被测化合物的致突变力。Ames法适用于检测各种化合物在不同剂量水平下对实验菌株的致突变作用，但所用的菌株多，操作繁琐，所需时间相对于其他检测方法较长，所述方法从被测化合物样品的准备必须至少2天；将荧光素酶基因lux导入，用测定细菌化学发光替代原平皿计数，降低了操作的复杂度，但诱导时间仍未缩短。Umu检测法具有简单快速(5h～6h)、敏感性高及廉价的优点，但检测结果不太稳定，特定菌株只能针对特定的一类化合物。β-半乳糖苷酶作为lacZ基因的蛋白产物，用于显色反应的检测结果表征，优点是快速和简单，但β-半乳糖苷酶不够灵敏，荧光素酶除了额外底物，还需活化剂和稳定剂加入，且具有信号闪烁与信号衰减。