[發明專利]一種核酸分子嵌入的有機半導體小分子聚集體、制備方法及其在重金屬離子檢測方面的應用

在審

• 申請號: 202011107646.1
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112345749A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 馮宇輝;崔春植;樸艷;崔龍吉;卜燦洙
• 申請（專利權）人: 吉林煙草工業有限責任公司;延邊大學
• 主分類號: G01N33/53
• 分類號: G01N33/53;G01N21/64
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本發明公開了一種核酸分子嵌入的有機半導體小分子聚集體、制備方法及其在重金屬離子檢測方面的應用，屬于有機半導體小分子材料應用技術領域，核酸分子在結晶有機半導體中能夠起到替代傳統表面活性劑的作用，即在單鏈DNA的引導下，Alq3能夠自組裝形成六棱柱形貌的聚集體。而且DNA作為一種可以攜帶信息的功能分子與Alq3的摻雜能夠起到增強材料的功能性的作用，通過互補DNA在Alq3表面雜化，可以起到對Alq3熒光增強的作用。DNA較表面活性劑而言，具有傳遞和承載信息的功能性，具有對不同物質特異性識別的專一性。利用自組裝形成的聚集體中的DNA序列與目標物的競爭互補引起的納米結構變化及其引起的光學信號的變化，可以實現對目標物進行檢測方面的突破。

技術領域

本發明屬于有機半導體小分子材料應用技術領域，具體涉及一種核酸分子嵌入的有機半導體小分子聚集體、制備方法及其在重金屬離子檢測方面的應用。

背景技術

環境污染是當今社會面臨的一個重大問題。重金屬在痕量水平上具有高毒性，并且它們的污染對全世界的環境和公共健康構成了巨大威脅。探索一種高效、靈敏的檢測重金屬方法成為了高需求下的必然趨勢。目前一些比較傳統的檢測分析手段，比如電感耦合等離子體質譜、原子吸收光譜、紫外-可分見光光度法、X-射線熒光光譜等被大量的使用在分析水體的重金屬污染程度。但這些方法通常依賴大型機器，儀器維修的成本也比較高，而且檢測時制樣工藝繁瑣，因此傳統的檢測技術存在很大的局限性。

八羥基喹啉鋁(Alq3)第一次被提及是在1987年，用于有機發光二極管的材料制備上。此后關于Alq3的研究，多集中于提高Alq3的亮度和長期的穩定性上。尤其是制備一維的納米線和納米棒方面引起了人們的廣泛關注。如2008年，Yadong Li課題組首次提出，在表面活性劑輔助下制備了具有六棱柱型的Alq3微米棒。此次報道雖然對Alq3棒在表面活性劑溶液中自組裝的機理進行了解釋，但止步于實際應用方面研究。

DNA分子結構中，兩條多聚脫氧核苷酸鏈圍繞一個共同的中心軸盤繞，構成雙螺旋結構，DNA不僅是一種天然的生物信息載體，還是一種具有多種功能的結構材料。受DNA獨特的物理和化學特性的啟發，科研工作者們利用DNA來構建設計合理架構的納米物體。例如，DNA獨特的堿基配對規則和結構特征可以將等離子體納米粒子組裝成具有實用性質的結構。

發明內容

為了克服現有技術中的檢測方法通常依賴大型機器，儀器維修的成本也比較高，而且檢測時制樣工藝繁瑣等缺陷，本發明提供了一種具有重金屬離子檢測功能的核酸分子嵌入的有機半導體小分子聚集體，核酸分子在結晶有機半導體中能夠起到替代傳統表面活性劑的作用，即在單鏈DNA的引導下，Alq3能夠自組裝形成六棱柱形貌的聚集體。而且DNA作為一種可以攜帶信息的功能分子與Alq3的摻雜能夠起到增強材料的功能性的作用，通過互補DNA在Alq3表面雜化，可以起到對Alq3熒光增強的作用。DNA較表面活性劑而言，具有傳遞和承載信息的功能性，具有對不同物質特異性識別的專一性。借助DNA序列的可編程性，結構設計的靈活性，以及特定DNA序列對特定目標物的特異性識別作用，可以利用自組裝形成的聚集體中的DNA序列與目標物的競爭互補引起的納米結構變化及其引起的光學信號的變化，可以實現對目標物進行檢測方面的突破。

本發明通過如下技術方案實現：

一種核酸分子嵌入的有機半導體小分子聚集體，該聚集體是以Alq3粉末為材料，通過生物導向，使用能與特定重金屬離子特異性識別堿基序列的核酸分子(DNA)輔助自組裝合成出的Alq3棒狀聚集體，在自組裝過程中，核酸分子能夠嵌入在Alq3棒狀有機半導體聚集體中。

優選地，所述特定重金屬離子為鉛、鎘、汞或砷重金屬離子。

優選地，所述核酸分子的序列號分別如下：

5’-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-3’、

5′-GGGTTCACAGTCCGTT-3′、