[发明专利]一种用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器，其特征在于，所述生物传感器包括SERS活性基底、CHA系统和双链DNAzyme，所述CHA系统包括探针H1和探针H2，所述SERS活性基底为银纳米颗粒修饰的单晶硅片AgNPs@Si，且通过Ag-S键连接有探针H1得到H1-AgNPs@Si基底；所述双链DNAzyme能特异性的识别Pb²⁺，并激发自身的自剪切活性，释放出引发链；所述探针H2和探针H1是具茎环结构的发夹DNA探针，所述探针H1的粘性末端和茎端区域序列与所述引发链特异性杂交将探针H1发卡结构打开，释放出可以打开探针H2发夹结构的序列，从而与探针H2互补序列杂交，并且探针H1和探针H2的杂交能量高于探针H1与引发链的杂交能量，所述探针H2的一端用拉曼信号分子R6G标记；

所述探针H2的核苷酸序列如SEQ ID NO.2 所示；

所述探针H1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1 所示。

2.一种如权利要求1所述用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）获得银纳米颗粒修饰的单晶硅片AgNPs@Si的SERS活性基底；

2）将底物链与酶链混合均匀，加热至95℃退火并保持5 min后逐渐冷却至室温，形成Pb²⁺-特异性识别的DNAzyme溶液；

3）将SH-标记的探针H1与三（2-羧乙基）膦盐酸盐的Tris缓冲溶液充分混合，随后95℃退火并保温5~10min后逐渐冷却至室温，得到发卡结构的探针H1溶液，然后将步骤1）制备的AgNPs@Si SERS活性基底浸泡于发卡结构的探针H1溶液中反应，再浸泡于含NaCl的磷酸缓冲液中，反应结束后用PBS缓冲液冲洗，并经氮气吹干，得到H1-AgNPs@Si基底；

4）将探针H2溶液加热至95℃退火并保持5~10min后逐渐冷却至室温，形成发卡结构的探针H2溶液，即得到所述CHA-SERS生物传感器。

3.根据权利要求2所述用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器的制备方法，其特征在于，所述底物链和酶链的浓度均为2.0 μM；所述探针H1的浓度为0.5~2.0 μM。

4.根据权利要求2所述用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器的制备方法，其特征在于，所述AgNPs@Si的SERS活性基底是通过以下步骤制得：将表面洁净的单晶硅片置于HF溶液中浸泡使其表面形成Si-H键，然后再将单晶硅片浸泡于包含HF的AgNO₃溶液中，并不断摇晃反应均匀，使银纳米颗粒AgNPs通过还原反应沉积于Si表面，即得到AgNPs@Si SERS基底。

5.根据权利要求4所述用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器的制备方法，其特征在于，所述单晶硅片浸泡置于5~10 % HF溶液中，反应时间为5~30 min；单晶硅片浸泡于包含10~20 % HF的AgNO₃溶液中，反应时间为1~5 min。

6.如权利要求1所述生物传感器在检测铅离子方面的应用。

7.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述铅离子的检测方法包括以下步骤：

S1：分别将一系列不同浓度的铅离子溶液加入双链DNAzyme溶液中孵育反应，得到酶切产物，再将所述酶切产物滴加到CHA-SERS生物传感器的H1-AgNPs@Si基底上进行反应，反应完成后用PBS缓冲液冲洗，并经氮气吹干，然后将发卡结构的H2探针溶液滴加至基底反应，用PBS缓冲液冲洗，并经氮气吹干；

S2：对步骤S1反应后的基底进行拉曼散射检测，测得各体系对应的SERS光谱，构建SERS光谱强度和铅离子溶液的浓度的线性关系，进而实现对待测样品中铅离子的定量检测。