[發明專利]可循環檢測痕量鈾酰離子的生物傳感芯片及其制備方法、應用方法

在審

• 申請號: 201910483414.7
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN110106226A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 何璇;劉渝
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: C12Q1/00
• 分類號: C12Q1/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 龔海月

本發明公開了一種可循環檢測痕量鈾酰離子的生物傳感芯片及其制備方法、應用方法，該芯片由ZnO?Ag復合材料基底、核苷酸序列，5’端偶聯巰基、3’端偶聯熒光染料RhB的序列片段組成。所述芯片由復合材料與生物傳感探針構成，共價連接在芯片上的DNAzyme可以對鈾酰離子有特異性響應，生物活性被激活，使得底物鏈斷裂成兩段自由的DNA，修飾于一段DNA上的熒光分子，由于DNA序列的斷裂，墜落到SERS基底表面，因而可檢測到較強的SERS信號，達到較高的靈敏度、特異性、可重現性。同時，通過修補斷裂后的序列，該生物傳感探針可以循環使用，達到高效檢測、降低成本的目的。

技術領域

本發明涉及可循環檢測痕量鈾酰離子的生物傳感芯片，更具體地，本發明涉及一種基于可循環使用生物傳感器檢測痕量鈾酰離子的生物傳感芯片及方法，屬于水環境中痕量離子的檢測領域。

背景技術

眾所周知，鈾是一種重要的天然放射性元素，其在核能源領域發揮著重要作用。然而，鈾具有危險的化學毒性和放射性，一旦擴散到環境中，可能造成難以挽回的生物危害。鈾酰離子(UO₂²⁺)是鈾在水環境中的主要存在形式，具有很高的生物相容性。目前用于水環境中痕量鈾酰離子(UO₂²⁺)檢測的主要方法有射線檢測法、X射線熒光法、原子光譜法和ICP-MS法等。這些方法需要價格昂貴的精密儀器和復雜費時的前處理過程，無法滿足現場快速檢測的需要。

近年來，以DNAzyme為探針的生物傳感器成為科學家們爭相研究的新領域。在前期的研究中，以DNAzyme為主要鏈段的生物傳感器被設計作為重金屬汞、鉛、銅等的高靈敏特異性生物傳感器，鈾酰離子作為一種特殊的重金屬離子，報道卻比較少見。導致目前已有的檢測鈾酰離子的方法種類單一，靈敏度較低，選擇性差，或因抗基質干擾能力較低，無法用于實際環境水樣中痕量鈾酰離子(UO₂²⁺)的現場快速檢測。因此，目前迫切需要一種高靈敏、選擇性好的鈾酰離子檢測方法，以實現對其的實時、快速的現場檢測。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了可循環檢測痕量鈾酰離子的生物傳感芯片及其制備方法、應用方法，利用包含有能與鈾酰離子有特異性響應的DNA酶和捕捉底物鏈序列的DNA單鏈，通過信報分子的信號可以間接探測鈾酰離子。本發明能夠超靈敏檢測鈾酰離子，可檢測出濃度低至1.0×10^-12M的鈾酰離子，有效解決了現有檢測技術靈敏度和選擇性不高的問題。同時，通過對生物探針的重新設計及修飾，在檢測完成后，可以將斷裂的底物鏈進行修護，讓其循環使用，繼續檢測是體系中的鈾酰離子。本發明具有簡單、方便、易于攜帶，可重復使用，能實時、在線檢測鈾酰離子的濃度，具有很好的應用前景。

本發明是這樣實現的：

首先，本發明提供了一種可循環檢測痕量鈾酰離子的生物傳感芯片，由ZnO-Ag復合材料、DNAzynme底物鏈、DNAzynme酶鏈組成，酶鏈的5’端偶聯巰基，3’端偶聯熒光染料；

酶鏈核苷酸序列：

RhBCCCCGCTCAAGTCTGGATTACACGTCCATCTCTGCAGTCGGGTAGTTAAACCGACCTTCAGACATAGTGAGTAAGCCTTT-(CH₂)₆HS 5’-3’；

底物鏈核苷酸序列：

AAAGGCTTTTAATCACTCACTATrAGGAAGAGATGGACGTGTAATCCAGACTTGAGCGGG5’-3’；

其中，5’端偶聯巰基、3’端偶聯熒光染料的酶鏈核苷酸序列通過末端巰基與ZnO-Ag復合材料中的銀納米顆粒共價連接，底物鏈與酶鏈的核苷酸序列彼此形成互補雙鏈連接。

本發明還提供了可循環檢測痕量鈾酰離子的生物傳感芯片的制備方法，該制備方法包括以下步驟：