[发明专利]基于磁性生物复合材料的DNA酶和杂交链式反应的电化学生物传感器检测铅离子的方法

说明书

本发明公开了一种基于磁性生物复合材料的DNA酶和杂交链式反应双重放大的电化学生物传感器检测铅离子的方法：(a)、构建磁性生物复合材料Fe₃O₄@Au NPs‑S1；(b)、铅离子依赖性DNA酶的酶切作用；(c)、杂交链式反应的放大作用：步骤(b)得到的产物与发卡DNA链H1和H2共孵育；(d)、电化学生物传感器的构建：步骤(c)得到的产物与MB孵育反应得到样品，样品通过磁性诱导吸附到磁性玻碳电极表面，测定MB的DPV信号，建立标准曲线；(e)、样品检测：未知浓度的铅离子样品按步骤(a)‑步骤(d)测得DPV信号，代入标准曲线得到样品中铅离子浓度。本发明能够快速、高灵敏高选择性的检测铅离子。

技术领域

本发明属于分析检测领域，涉及一种基于电化学生物传感器检测铅离子的方法，更具体地，涉及一种基于磁性生物复合材料的DNA酶和杂交链式反应双重放大的电化学生物传感器检测铅离子的方法。

背景技术

重金属污染是导致环境恶化的重要因素。即使微量的重金属进入人体，也会对人体造成极大的危害。铅离子是毒性最强的重金属离子之一，可引起多种严重疾病，包括神经系统疾病、心血管疾病、肾脏疾病和内分泌系统疾病等。2019年7月，我国生态环境部将铅列入了第一批有毒有害水污染名录。因此，开发一种高灵敏度、可靠的铅离子检测方法具有重要意义。

目前，检测铅离子的方法主要有原子力吸收光谱法、X射线荧光光谱法、电感藕合等离子体质谱等。上述方法通常需要昂贵的检测设备。近年来，研究人员开发了各种新型的铅离子检测传感系统，包括比色法、荧光法和电化学技术。其中，电化学传感器具有检测速度快、灵敏度高、易于携带等优点。但是电化学方法大多需要进行复杂的电极修饰，对实验条件、环境要求严格，从而限制了广泛应用。因此，亟需设计一个简单、准确、灵敏的电化学方法用于铅离子的检测。

磁性Fe₃O₄@Au纳米材料的磁性特征满足在实验过程简单快速的磁性分离，避免耗时较长的超滤离心操作，而且在测定时通过磁控诱导在电极表面成膜，利用磁性纳米材料吸附固定在磁性玻碳电极表面，而且去除磁芯后可使磁性材料自行脱落，省去了漫长的抛光打磨电极的过程，具有自清洁的特点。另外，它具有较大的比表面积，可以通过表面修饰与DNA材料结合得到生物纳米材料。

DNA分子除了具有基因的遗传特性外，同时也是一个结构精巧的一维纳米线，包括适配体、DNA酶、适配体和DNA酶复合物(Aptazyme)。DNA由于具有序列设计灵活、合成方法成熟、价格适宜的优势，成为目前研究的热门材料。其中，DNA酶特异性识别目标物，提高选择性。金属离子依赖性DNA酶是一段特定的单链DNA序列，在二价金属离子辅助下具有切割底物酶活性，和底链互补后在特定的位点将底链分解成两部分。

发明内容

本发明的目的是克服现有检测方法灵敏度低、检测耗时、成本过高以及步骤繁琐的缺点，提供一种基于磁性生物复合材料的DNA酶和杂交链式反应双重放大的电化学生物传感器检测铅离子的方法，该方法能够快速、高灵敏高选择性的检测铅离子。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于磁性生物复合材料的DNA酶和杂交链式反应双重放大的电化学生物传感器检测铅离子的方法，包括如下步骤：

步骤(a)、构建磁性生物复合材料Fe₃O₄@Au NPs-S1：将Fe₃O₄@Au纳米粒与酶底物链S1共孵育，再加入6-巯基己醇共孵育；

步骤(b)、铅离子依赖性DNA酶的酶切作用：步骤(a)构建的磁性生物复合材料Fe₃O₄@Au NPs-S1、铅离子依赖性DNA酶S2、不同浓度的铅离子溶液共孵育；

步骤(c)、杂交链式反应的放大作用：步骤(b)得到的产物与发卡DNA链H1和发卡DNA链H2共同孵育反应；