[发明专利]一种基于纳米金聚集的卡那霉素均相生物传感方法及其应用

说明书

一种基于纳米金聚集的卡那霉素均相生物传感方法及其应用，通过卡那霉素核酸适配体与Mg²⁺核酸酶链的DNA杂交反应抑制核酸酶活性，利用目标分析物卡那霉素Kana与其核酸适配体的特异性结合释放Mg²⁺核酸酶链；再引入探针Au NP/H1和Au NP/H2，利用Mg²⁺激活其核酸酶催化剪切作用来实现Mg²⁺核酸酶的1/2劈开碱基序列和G‑四链体1/2碱基序列的释放；通过G‑四链体1/2碱基序列自身的折叠引起金纳米粒子的聚集反应，Mg²⁺核酸酶的1/2劈开碱基序列自组装引起催化循环信号放大，构建吸光度与卡那霉素浓度之间的定量关系；本发明操作方便，成本低廉，灵敏度高，重复性和稳定性好，具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及生物分析技术领域，具体是一种基于纳米金聚集的卡那霉素均相生物传感方法及其应用。

背景技术

抗生素的不恰当使用通常会导致抗生素残留污染问题，同时也给社会公共安全带来巨大威胁。一方面，患者将抗生素作为一种万能药而过度使用，从而导致抗生素及其代谢物在体内残留。当体内累积的药物达到一定浓度之后便会产生毒副作用，例如过敏反应、听力受损，甚至使患者产生抗生素耐药菌。另一方面，由于抗生素在畜牧业中具有促进动物生长和疾病防控的疗效，使得抗生素在畜牧业中的需求量和消耗量也越来越大。然而相关研究表明，由于生物体对抗生素的吸收率偏低，因而导致残留在动物体内的部分抗生素及其代谢物又会被排放到生活环境中，进而继续通过食物链循环至整个生态系统。当人类使用含有抗生素残留的食物时，这些抗生素又会逐渐在人体内聚集，从而对人类的生命健康造成极大威胁。例如，卡那霉素是一类氨基糖苷类高效广谱抗生素，主要用于多数革兰阴性菌和部分耐药金黄色葡萄球菌所引起的呼吸道、泌尿道感染和败血症、乳腺炎等，对鸡慢性呼吸道病、猪喘气病及萎缩性鼻炎，鳖红脖子病及名特优水产品疾病等亦有一定效果。然而，卡那霉素有效治疗量与中毒量界限较为接近，长期、大量使用不仅可以引起听力减退、耳鸣、神经接头处兴奋传导阻滞，甚至还会产生肾毒反应和药物过敏等严重的毒副作用及耐药性。因此，包括我国在内的许多国家和地区都对食物和环境介质中的卡那霉素等抗生素残留提出了严格的限制标准。

随着科学研究的发展，抗生素的分析和检测方法取得了长足的进步。在传统的检测方法中，有很多种可用于定量分析环境中的抗生素残留物浓度，其中以高效液相色谱法、液相色谱-质谱联用法等分离分析方法在此领域中应用最为广泛。然而，这些方法不仅需要借助昂贵的仪器，分析成本较高，而且一般只能在实验室中进行，很难满足实际应用中的实时、现场检测需要。与之相比，基于高特异性核酸适配体识别作用与各种光、电化学信号检测技术相结合发展的新型生物传感方法，不仅灵敏度高、样品消耗量少、分析成本低，而且易于集成化、微型化、智能化，因而具有很好的性能优势和发展前景。尽管近年来人们已经在各种抗生素光、电生物传感方法研究方面开展了不少研究工作，但它们绝大多数都是基于异相分析模式建立的，因而不可避免的涉及到多步洗涤和分离等繁琐操作，并且在一定程度上对该方法的准确性和重复性造成影响。

基于目标物的高特异性核酸适配体识别引起的金纳米粒子聚集及其颜色变化来发展各种均相比色生物传感方法以用于复杂基质中目标分析物的方便现场检测受到人们广泛关注，但是如何发展合适的方法来提高这一类方法的分析灵敏度，以及如何避免这一类均相分析体系中复杂的核酸设计及其与各种蛋白质酶共存引起的背景信号干扰目前是该领域面临的重要挑战。因此，发展一种操作简单，且具有灵敏度高、准确性好、成本低廉等优良性能的抗生素生物传感新方法对于实现食品或水体等复杂介质中的抗生素残留现场快速筛查具有十分重要的意义。

发明内容