[發(fā)明專利]一種檢測鈾酰離子的納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電化學(xué)生物傳感器及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110702760B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李樂;曹晨;袁亞莉;劉金權(quán);戴仲然;唐雙陽;劉玲;陳拓
• 申請（專利權(quán)）人: 南華大學(xué)
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉猛

本發(fā)明涉及分析化學(xué)與生物電化學(xué)傳感技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種檢測鈾酰離子的納米金?DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電化學(xué)生物傳感器及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述生物傳感器包括金電極、MCH、巰基化的DNAS1或DNAS2、修飾有巰基化的DNAS1的AuNPs以及修飾有巰基化的DNAS2的AuNPs。本發(fā)明利用在金電極表面形成納米金?DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)信號的雙重放大，利用鈾酰離子對DNAzyme的特異性切割來實(shí)現(xiàn)對鈾酰離子的檢測，檢測結(jié)果具備較佳的回收率，檢測準(zhǔn)確度較高，同時(shí)能夠達(dá)到較高的靈敏度和特異性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分析化學(xué)與生物電化學(xué)傳感技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種檢測鈾酰離子的納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電化學(xué)生物傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鈾是一種重要戰(zhàn)略物質(zhì)，也是存在于環(huán)境中的一種非常重要的天然放射性核素。鈾現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于核能開發(fā)與核軍工等領(lǐng)域，全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)對鈾的需求也與日俱增。鈾兼具放射毒性與化學(xué)毒性，其導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生的輻射損傷與急慢性化學(xué)毒性效應(yīng)不容忽視。外環(huán)境中鈾經(jīng)生物富集進(jìn)入食物鏈，通過消化系統(tǒng)經(jīng)血液分布至人體全身，超劑量閾值之后易引發(fā)免疫系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、神經(jīng)與內(nèi)分泌系統(tǒng)等損傷，嚴(yán)重可產(chǎn)生致癌、致畸、致突變效應(yīng)。鈾礦冶、鈾濃縮、乏燃料后核工業(yè)過程均伴隨有大量含鈾廢水的產(chǎn)生與釋放，地質(zhì)活動與鈾尾礦庫也將導(dǎo)致鈾通過遷移、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)化進(jìn)入環(huán)境中，從而威脅環(huán)境與生態(tài)安全，并對人類健康產(chǎn)生巨大潛在風(fēng)險(xiǎn)。鈾在外環(huán)境存在多種形式，而鈾酰離子(UO₂²⁺)是自然界中鈾最常見、最穩(wěn)定、最廣泛存在的化學(xué)形式。美國國家環(huán)境保護(hù)局規(guī)定，飲用水中鈾的最高允許濃度為130nM，據(jù)報(bào)道，有些被污染區(qū)域水體中鈾濃度高達(dá)4.2μM，遠(yuǎn)超過規(guī)定值。因此，開發(fā)一種超靈敏、快速、便捷的現(xiàn)場實(shí)時(shí)檢測水體中鈾酰離子的新方法是非常必要的，對于環(huán)境與生態(tài)安全具有重要意義。

目前，已經(jīng)開發(fā)了多種不同的技術(shù)來檢測水體中的鈾酰離子，如原子吸收光譜法，電感耦合等離子體質(zhì)譜法，激光誘導(dǎo)動力學(xué)磷光法，全反射X射線熒光光譜法，表面增強(qiáng)拉曼光譜法等。這些傳統(tǒng)方法在操作過程中存在儀器設(shè)備昂貴、難以攜帶、操作過程繁瑣等缺陷，難以用于環(huán)境水體痕量鈾濃度的現(xiàn)場實(shí)時(shí)測定。

電化學(xué)方法操作簡單、靈敏度高、特異性好，可以滿足現(xiàn)場快速檢測鈾酰離子的要求，近年來備受關(guān)注。構(gòu)建一種操作便捷、靈敏度高、特異性好、準(zhǔn)確度高的電化學(xué)生物傳感器，在環(huán)境中鈾的檢測與預(yù)警領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測鈾酰離子的納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電化學(xué)生物傳感器及其制備方法，使得所述生物傳感器用于檢測鈾酰離子時(shí)具有較佳的回收率，檢測準(zhǔn)確度較高，同時(shí)能夠達(dá)到較高的靈敏度和特異性；

本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種檢測鈾酰離子的納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電化學(xué)生物傳感器及其制備方法，使得所述生物傳感器具備雙重信號放大作用，并增強(qiáng)生物傳感器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；

本發(fā)明的另外一個目的在于提供上述生物傳感器在檢測鈾酰離子中的應(yīng)用，以及在制備鈾酰離子的電化學(xué)檢測產(chǎn)品中的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種檢測鈾酰離子的納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電化學(xué)生物傳感器，包括金電極、MCH、巰基化的DNAS1或DNAS2、修飾有巰基化的DNAS1的AuNPs以及修飾有巰基化的DNAS2的AuNPs；

其中，所述DNAS1與DNAS2能夠形成DNAzyme并可互補(bǔ)配對，巰基化的DNAS1或DNAS2通過Au-S鍵修飾在金電極表面，修飾有巰基化的DNAS1的AuNPs和修飾有巰基化的DNAS2的AuNPs通過互補(bǔ)配對組成納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通過互補(bǔ)配對與巰基化的DNAS1和/或DNAS2連接，所述封閉劑通過Au-S鍵修飾在金電極表面。本發(fā)明所述納米金-DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電化學(xué)生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖1。