[发明专利]一种用于海水提铀的特异性DNA水凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于海水提铀的特异性DNA水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：环状DNA制备：将磷酸化的单链DNA模板和引物1混合均匀，后进行退火，再加入连接酶和连接酶缓冲液合成环状DNA；环状预聚物制备：按一定比例取环状DNA、聚合酶、聚合酶缓冲液、牛血清白蛋白、氯化钠溶液和三磷酸脱氧核苷酸混合，进行滚环复制获得环状预聚物；DNA水凝胶制备：加入引物2和引物3，继续滚环复制，后进行酶失活操作获得DNA水凝胶材料。利用本发明方法制备的DNA水凝胶材料对铀提取有良好的选择性，可抵抗共存的干扰离子，尤其是对铀酰离子的选择性为钒离子的17.95倍，且拉伸性能良好，可循环重复使用。

技术领域

本发明涉及新材料制备领域，尤其涉及一种用于海水提铀的特异性DNA水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

核能作为最成熟的环保能源之一长期备受关注，陆地铀矿石中的铀资源作为核电工业的燃料，在不考虑能源消耗日益增长的情况下，据估计仅供核电站使用不到一个世纪。海水中铀储量约45亿吨，估计铀储量是陆地铀矿的1000倍，可保证数千年的核能可持续发电。因此从海水中提取铀资源对核能可持续发展至关重要。然而海洋环境复杂，铀浓度低(3.3ppb)、干扰离子复杂及海洋生物淤积严重等原因，从实际海水中提取铀资源是项具有挑战性的工作。

最初部分学者致力于研究能从海水中高效提取铀的优良铀酰结合官能团如偕胺肟基，虽然偕胺肟基提铀材料的应用大大提高铀提取效率，被认为是最有希望从海水中提取铀的候选者。但在实际提铀使用中，受到海水中其他金属离子的严重干扰，比如钒离子与偕胺肟基的结合竞争力甚至高于铀酰，限制了其应用。因此开发具有特异性识别铀酰离子的新型提铀材料至迫在眉睫。

DNA水凝胶材料是一种新型的生物大分子功能材料，因其结构稳定、设计灵活、易于合成与修饰以及出色的可编码性和刺激响应性,已在化学检测、生物分析和生物医学领域得到广泛应用。但目前还未看到关于特异性提铀的DNA水凝胶材料的研究报道。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种于海水提铀的特异性DNA水凝胶材料的制备方法，解决了现有氨肟基材料在提铀过程中受到其他金属离子尤其是钒离子的干扰导致其选择性低的问题。

本发明采用一种用于海水提铀的特异性DNA水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：

S101环状DNA制备：将磷酸化的单链DNA模板和引物1按摩尔比1:1混合均匀，后进行退火，再加入连接酶和连接酶缓冲液，在20℃条件下反应2h合成环状DNA；

S102环状预聚物制备：按一定比例取环状DNA、聚合酶、聚合酶缓冲液、牛血清白蛋白、氯化钠溶液和三磷酸脱氧核苷酸混合，后加水稀释在30℃条件下反应4h进行第一轮滚环复制获得环状预聚物；

S103 DNA水凝胶制备：在S102步骤的环状预聚物体系中加入引物2和引物3，继续在30℃下反应24h进行第二轮滚环复制，后进行酶失活操作获得DNA水凝胶材料。

优选地，步骤S101中，DNA模板的序列表为5’-Phosphate-TCGTTTGATGTTCCTAACGTACCACACGTCCATCTCTGCAGTCGGGTAGTTAAACCGACCTTCAGACATAGTGAGTCATAGAGGCATTGGCTG-3’；

引物1的序列表为5’-TAGGAACATCAAACGACAGCCA-3’。

优选地，步骤S101中，退火具体为先在95℃的条件下加热2min，后降温至65℃加热2min，并以1℃/1min的降温速率冷却至60℃，随后冷却至20℃。

优选地，步骤S101中，所述连接酶加入量为1μL，连接酶缓冲液加入量为2μL。