[發(fā)明專(zhuān)利]基于3D-HCR水凝膠的汞離子快速可視化檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910247622.7
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110079584B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許文濤;羅云波;邵向麗;朱龍佼;馮瑜祥;黃昆侖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12Q1/682
• 分類(lèi)號(hào): C12Q1/682
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;黃爽

本發(fā)明提供一種基于3D?HCR水凝膠的汞離子快速可視化檢測(cè)方法。根據(jù)T堿基和Hg²⁺結(jié)合形成“T?Hg²⁺?T”堿基?金屬離子復(fù)合物，設(shè)計(jì)Hg²⁺誘導(dǎo)型的恒溫指數(shù)擴(kuò)增實(shí)現(xiàn)信號(hào)的識(shí)別與放大，結(jié)合DNA水凝膠與AuNPs實(shí)現(xiàn)信號(hào)的二次放大與可視化，整合建立一種檢測(cè)Hg²⁺的宏量、可視化傳感平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了Hg²⁺的定性、定量檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種基于3D-HCR水凝膠的汞離子快速可視化檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

Hg²⁺是一種全球性重金屬污染物。釋放到環(huán)境中的Hg²⁺可在大氣沉降和海洋環(huán)流的作用下進(jìn)入淡水或海洋，并經(jīng)過(guò)食物鏈的累積，最終對(duì)人類(lèi)的生命健康造成威脅。因此，實(shí)現(xiàn)Hg²⁺的快速、靈敏檢測(cè)對(duì)環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康具有重要意義。

與其他金屬離子一樣，Hg²⁺的檢測(cè)方法也經(jīng)歷了由儀器分析到傳感器檢測(cè)的過(guò)程。儀器分析法包括原子吸收光譜法，原子發(fā)射光譜法，原子熒光光譜法和質(zhì)譜法等。儀器分析法在靈敏度和準(zhǔn)確性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但昂貴的設(shè)備和繁瑣的樣品處理過(guò)程使其難以廣泛應(yīng)用。傳感器檢測(cè)法彌補(bǔ)了儀器分析法的不足。利用傳感器檢測(cè)的核心思路是構(gòu)建敏感元件和換能元件。在搭建檢測(cè)汞的傳感器時(shí)，敏感元件利用汞與多種不同基團(tuán)相互作用的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)了Hg²⁺的特異性捕獲，如熒光基團(tuán)、核酸、納米粒子、肽、蛋白質(zhì)、酶等。換能元件則將傳感器對(duì)汞的識(shí)別信息轉(zhuǎn)換成可檢測(cè)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)Hg²⁺的定量檢測(cè)。

與蛋白質(zhì)相比，DNA具有許多理想的特性。首先，DNA易于進(jìn)行化學(xué)合成且具有較低的合成成本；第二，DNA高度穩(wěn)定，可以經(jīng)過(guò)多次變性復(fù)性過(guò)程而不改變與金屬離子結(jié)合的性質(zhì)。第三，DNA高度可編輯，可以在DNA序列的多個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行化學(xué)修飾，從而增加金屬離子與DNA的親和力或特異性，對(duì)DNA序列的調(diào)整也使得傳感器具有更好的通用性。根據(jù)Hg²⁺與胸腺嘧啶可以T-Hg²⁺-T的方式結(jié)合，研究人員利用T-Hg²⁺-T結(jié)構(gòu)，建立了大量檢測(cè)Hg²⁺的核酸傳感器，或?qū)⒃摻Y(jié)構(gòu)用于Hg²⁺誘捕，單核苷酸多態(tài)性(SNP)檢測(cè)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于3D-HCR水凝膠的汞離子快速可視化檢測(cè)方法。

本發(fā)明構(gòu)思如下：通過(guò)構(gòu)建基于恒溫指數(shù)擴(kuò)增技術(shù)(EXPAR)，三維雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(3D-HCR)水凝膠和金納米粒子(AuNPs)的Hg²⁺可視化檢測(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)了Hg²⁺的定性、定量檢測(cè)。EXPAR是一種新型核酸擴(kuò)增技術(shù)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)(30min)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)序列的擴(kuò)增。本發(fā)明利用T-Hg²⁺-T結(jié)構(gòu)對(duì)傳統(tǒng)的EXPAR進(jìn)行改造，構(gòu)建Hg²⁺濃度響應(yīng)型的EXPAR實(shí)現(xiàn)Hg²⁺識(shí)別，并將Hg²⁺的化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為核酸信號(hào)。EXPAR的擴(kuò)增產(chǎn)物可以觸發(fā)3D-HCR反應(yīng)生成3D-HCR水凝膠。3D-HCR水凝膠是線性HCR在宏觀領(lǐng)域的拓展，即在線性HCR的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變發(fā)夾的結(jié)構(gòu)，使得發(fā)夾相互交聯(lián)形成高度鎖水的三維網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，形成的3D-HCR水凝膠對(duì)AuNPs具有很好的束縛能力，且3D-HCR水凝膠對(duì)AuNPs的束縛能力取決于水凝膠的致密性，而水凝膠的致密性又取決于EXPAR擴(kuò)增產(chǎn)物的濃度，最終取決于體系中的Hg²⁺的濃度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Hg²⁺的快速和超靈敏檢測(cè)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，第一方面，本發(fā)明提供一種汞離子響應(yīng)型超快擴(kuò)增可視化傳感器，包括：(1)EXPAR擴(kuò)增體系，(2)酶切體系，(3)3D-HCR及顯色檢測(cè)體系。

其中，所述EXPAR擴(kuò)增體系包括模板鏈和底物鏈，任選包含雙重?cái)U(kuò)增模板鏈：