[发明专利]一种超灵敏的水体中汞离子检测方法

说明书

本发明提供一种超灵敏的水体中汞离子检测方法，所述水体中汞离子检测方法的步骤为：锥形聚合物纳米通道的制备；汞离子引发的杂交链式反应溶液的配制；汞离子的检测；数据处理。本发明具有简单、快速、低成本、高通量和无需标记的优点，根据Hg²⁺能与胸腺嘧啶碱基形成稳定的T‑Hg‑T结构的原理,设计了可特异性检测Hg²⁺的功能核酸序列，可以实现水体中Hg²⁺的选择性检测，且将杂交链式反应信号放大技术与纳米孔单分子检测技术相结合，有效地提高检测方法的灵敏度，在单分子水平上实现了对金属离子汞的超灵敏检测分析，可应用于水环境中汞离子的实时检测及汞离子毒理作用的研究。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，尤其涉及一种超灵敏的水体中汞离子检测方法。

背景技术

汞污染问题已成为全球共同关注的环境与健康问题。汞离子(Hg²⁺)是一种高毒性的重金属离子，它在水溶性体系中比较稳定且水溶性较好，长期暴露于汞离子含量较高的环境中，会对人类的神经系统、免疫系统、肾脏和心脏造成危害。此外，汞离子通过与微生物作用会转化为甲基汞，生成一种具有神经毒性的污染物。甲基汞可以通过食物链积聚在体内，造成脑损伤和其他慢性疾病，严重者会导致瘫痪或死亡。因此，迫切需要开发一种灵敏的环境中Hg²⁺的检测方法。

传统的Hg²⁺检测方法主要包括原子吸收光谱法(AAS)、原子发射光谱法(AMS)、原子荧光光谱法(AFS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等，这些方法虽然能够满足痕量分析的需求，但仪器设备价格昂贵、测试成本高、样品处理复杂。因此，急需建立一种简单、快速、灵敏的汞离子检测方法，为了克服传统检测方法的限制，功能核酸生物传感器以其成本低、结构稳定、特异性强等优势而迅速发展起来。基于特定的核酸序列能够选择性的与某一种金属离子结合，从而来构建高特异性的生物传感器用于金属离子的检测分析，如Hg²⁺能与富有胸腺嘧啶(T)的脱氧核苷酸链特异性的结合形成稳定的胸腺嘧啶-汞离子(Ⅱ)-胸腺嘧啶(T-Hg²⁺-T)结构，其结合强度高于腺嘌呤-胸腺嘧啶(A-T)配对。因此，基于Hg²⁺与胸腺嘧啶(T)碱基错配作用，为Hg²⁺传感器的研发开辟了一条新的道路。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种超灵敏的水体中汞离子检测方法，所述水体中汞离子检测方法的步骤为：

步骤一：锥形聚合物纳米通道的制备；将厚度为12微米含有单径迹的PET膜在紫外光下照射12h，将照射后的PET膜贴在两个聚四氟乙烯的半电解池上，使电解池形成两个相互隔离的腔体，在一侧腔体中加入9M的NaOH作为蚀刻液，另一侧加入1M的HCOOH和1M的KCl作为蚀刻阻止液，并在两侧溶液中分别插入Pt电极，在两电极间施加1V的电压进行不对称蚀刻，蚀刻过程通过皮安计监测跨膜电流来控制，当跨膜电流达到0.1nA时，手动停止蚀刻程序，将稀释1M的NaOH作为蚀刻液加入到两个半电解池内，施加相同的1V的跨膜电压，当电流值达到1.8nA时，停止刻蚀，将PET膜取出，洗涤后备用；

步骤二：汞离子引发的杂交链式反应溶液的配制；将捕获探针DNA(H0)、辅助发卡DNA(H1，H2)用缓冲溶液分别稀释成100μM，将待测的含有汞离子的水体中加入含有10nM的捕获探针DNA与500nM的辅助发卡DNA的混合溶液，在37℃的水浴条件下反应2h；

步骤三：汞离子的检测；将锥形聚合物纳米通道的小口端一侧作为顺式腔，大口端一侧作为反式腔，分别向两侧腔体中加入1M的KCl溶液作为支持电解质，将两支Ag/AgCl电极分别对称地插入两侧腔体中进行反应，将反应后的Hg²⁺、捕获探针DNA和辅助探针DNA混合溶液加入大口端一侧的KCl溶液中，施加-1.0V的电压并使用滤波器，使识别单元迁移通过锥形聚合物纳米通道，采用膜片钳放大器测量并同步采集通过锥形聚合物纳米通道的电流信号数据；