[發(fā)明專利]基于3D紙芯片電致化學(xué)發(fā)光DNA傳感器的制備并用于同時檢測Hg2+、Ag+

無效

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• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103091302A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于京華;張萌;葛磊;葛慎光;顏梅;黃家棟;李偉平;楚成超
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G01N21/66
• 分類號: G01N21/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及痕量重金屬離子檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種能夠同時檢測兩種重金屬離子的基于3D紙芯片電致化學(xué)發(fā)光(ECL)DNA傳感器的制備，本發(fā)明還涉及采用所述DNA傳感器檢測水樣、血樣、及食品的方法。

背景技術(shù)

重金屬是指密度大于4或5?g/cm^-3的一類金屬元素。隨著人口快速增長、現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，許多有害物質(zhì)進(jìn)入土壤系統(tǒng)，河流、海洋等地表水系統(tǒng)，并通過循環(huán)富集作用進(jìn)入到動植物體內(nèi)，進(jìn)而嚴(yán)重影響到人類的身體健康。目前，由重金屬污染引發(fā)的環(huán)境和健康問題已經(jīng)成為備受關(guān)注的全球性問題之一，我國的重金屬污染也十分嚴(yán)重。有資料表明，我國重金屬污染的農(nóng)業(yè)土地面積約為2500萬m²，每年被重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬噸，經(jīng)濟(jì)損失大于200億元。不僅如此，重金屬污染還通過食物鏈直接對人體健康造成了嚴(yán)重危害。

目前，工業(yè)“三廢”排放、燃煤釋放、生活垃圾滲出、采礦及冶金。及汽車尾氣排放等造成了我國重金屬污染的主要來源。這些重金屬離子如Hg²⁺、Ag⁺,?其用途比較廣泛，如在冶金工業(yè)、產(chǎn)品制造業(yè)等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用，但是一旦排放過量，滲入到土壤、水中，這些重金屬在水中不能被分解，在微生物的作用下能夠轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物。生物在環(huán)境中攝取重金屬，通過食物鏈在動植物體內(nèi)不斷富集，最后通過食物鏈?zhǔn)谷梭w中毒，危害人類的健康。

建立一種高靈敏度和特異性的快速檢測重金屬的方法，便成為當(dāng)前該研究領(lǐng)域亟需解決的問題之一。目前檢測重金屬離子的方法主要有（1）原子熒光光度法，其特點是靈敏度較高，線性范圍打，但是測定的金屬種類有限；（2）電感耦合等離子體質(zhì)譜法，其檢出限比原子吸收發(fā)要低一些，但是價格昂貴，容易受到污染；（3）高效液相色譜法，該方法可以實現(xiàn)多種元素的同時測定，但是絡(luò)合劑選擇有限，具有局限性；（4）酶分析法，特點是特異性強(qiáng)，操作簡單，但是可選擇酶的種類有限，可測的重金屬種類較少；（5）免疫分析法，其靈敏度高、特異性強(qiáng)，但是操作步驟比較復(fù)雜，而且試劑昂貴，成本比較高。（6）生物傳感器如DNA傳感器，通過檢測電信號、光信號或其他信號等來判斷待測物質(zhì)的量，該傳感器操作簡單，靈敏度高；但像普通的DNA傳感器，均需要PCR擴(kuò)增，在樣品的處理過程中DNA的變性作用及改方法的最大檢測限度使其在當(dāng)前的應(yīng)用發(fā)展中受到了限制。

以上幾種方法對于重金屬的檢測和分析，雖然都有優(yōu)點，但是又都存在自身的局限性，因此迫切需要開發(fā)各種特異性強(qiáng)、靈敏度高、低成本、速度快、檢測范圍廣的分析檢測方法和技術(shù)來適應(yīng)形勢的發(fā)展。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種3D紙芯片ECL?DNA傳感器的制備及應(yīng)用，本發(fā)明以可分辨的電勢電位為基礎(chǔ)，建立了在同一工作電極上快速同時檢測Hg²⁺、Ag⁺的方法，成功建立了樣品處理簡單、檢測速度快、成本低、靈敏度高、特異性強(qiáng)的檢測不同樣品中Hg²⁺、Ag⁺的傳感器。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種基于3D紙芯片ECL?DNA傳感器的制備方法，其特征是包括以下步驟：

(1)?選擇能用于修飾電極表面的多孔金納米線，修飾到紙電極表面，制備金膜自組裝傳感器。

(2)?選擇能夠分別與Hg²⁺、Ag⁺進(jìn)行特異性結(jié)合的DNA片段，利用自組裝技術(shù)修飾到(1)處理過的電極表面。

(3)?選擇不同的樣品進(jìn)行處理，利用自組裝技術(shù)與(2)中的DNA片段分別進(jìn)行特異性結(jié)合。

(4)?利用現(xiàn)有方法，制備能夠在負(fù)電勢下產(chǎn)生光信號的量子點。

(5)?利用現(xiàn)有方法，制備能夠在正電勢下產(chǎn)生光信號的功能納米分子。

(6)?制備能夠增強(qiáng)電子傳遞，起信號放大作用的多孔納米材料。

(7)?利用層層自組裝表面修飾技術(shù)等，將(6)分別與(4)和(5)制備的材料復(fù)合，制作具有信號放大作用的ECL探針。

本發(fā)明所述負(fù)電勢發(fā)光量子點為CdTe、CdS、碳點(CQDs)；正電勢發(fā)光分子為三聯(lián)釕吡啶、魯米諾、P酸(P-acid)；多孔納米材料為多孔銀(NPS)、多空金(NPG)、PtAg合金、PtCu合金、PdAg合金、PdCu合金。