[發明專利]一種基于熵驅動的納米機器同時檢測二價銅離子和鎂離子的方法

有效

• 申請號: 202011299327.5
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112391447B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 云雯;熊政委;吳虹;哈霞;卓琳;王瑞琪
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學
• 主分類號: C12Q1/682
• 分類號: C12Q1/682
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 沈振濤

本發明提供了一種基于熵驅動的納米機器，是一種用于同時檢測二價銅離子和鎂離子的超靈敏的雙重DNA鑷子。雙重DNA酶可同時響應兩種金屬離子并產生兩個DNA片段。釋放的DNA片段可以觸發三維DNA納米機器的熵驅動擴增。最后，雙DNA鑷子可以通過熵驅動擴增產生的序列打開，并恢復兩種熒光信號。二價銅離子的檢出限為10?pM，鎂離子的檢出限為2?nM。該方法還顯示出良好的選擇性和特異性。它已成功用于同時檢測人血清中的二價銅離子和鎂離子。

技術領域

本發明涉及金屬離子的檢測領域，特別是基于DNA納米機器的二價銅離子和鎂離子檢測方法領域。

背景技術

金屬離子不僅可以維持生物分子的結構，而且可以廣泛參與各種生命過程，并在許多生物系統中發揮重要作用，例如物質運輸，信息傳遞，能量轉換和生物催化。許多研究表明，破壞金屬離子穩態是許多疾病的標志，包括阿爾茨海默氏病，帕金森氏病，枕角綜合征和威爾遜氏病。對金屬離子的穩態，運輸和調控的研究對于理解其在這些疾病的病因，進展，診斷和治療中的功能和作用具有重要意義。在過去的十年中，建立了一些用于測定金屬離子的分析技術，例如原子吸收光譜法，電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)和電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)。盡管這些技術準確可靠，但它們的測量需要復雜的預處理和昂貴的設備。因此，開發一種同時獲取多種金屬離子的分布和濃度信息的方法對于理解其在疾病原因中的功能和開發新療法特別重要。

典型的DNA酶由兩條鏈組成：底物鏈和酶鏈，具有兩個雙鏈體部分和一個催化核心。金屬離子可以特異性和牢固地結合在催化核心上，然后導致底物鏈斷裂。DNA酶由于其出色的可編程性而備受關注。因此，各種傳感機制已與DNA酶結合用于金屬離子檢測，包括熒光，比色法，電化學和表面增強拉曼散射。由于這些獨特的優勢，已通過SELEX(通過指數富集的配體系統進化)程序分離了一系列離子特異性DNA酶，例如二價銅離子，鎂離子，Pb²⁺，Zn²⁺，Hg²⁺，Cd²⁺，Co²⁺，Mn²⁺和UO2²⁺特異性DNA酶。盡管在該領域已經取得了進步，但是靈敏度仍然無法與基于儀器的方法相提并論。為了大大提高靈敏度，一些基于核酸酶和無酶的擴增方法已用于檢測信號擴增。這些方法大多數是由堿基對形成的自由能驅動的，這可能會導致較高的背景和假陽性結果。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種基于熵驅動的納米機器同時檢測二價銅離子和鎂離子的方法。

本發明包括如下步驟：

一種基于熵驅動的納米機器同時檢測二價銅離子和鎂離子的方法，包括如下4個步驟：

1)雙重DNA酶的制備，使DNA序列E1，E2形成雙重DNA酶結構，其中，E1序列(5’至3’)為TCAGATTCCGAGCATTCTCTCTrAGGACAAAAGGTAAGCCTGGGCCTCTTTCTTTTTAAGAAAGAAC，E2序列(5’至3’)為GCGAAAGCTTCTTTCTAATACGGCTTACCTTTTGTCAGCGATCCGGAACGGCACCCATGTGAGAGAA；

2)三維DNA納米機器的制備，將序列Q1，P1，R1，Q2，P2和R2雜交，然后，加入20nM金納米顆粒，孵育12小時以形成三維DNA納米機器，其中，Q1序列(5’至3’)為CGTATTAGAAAGAAGCTTTCGCAGGGGTGAAACCCATCCCG-SH，P1序列(5’至3’)為CCACATACATCATATTCCCTGCGAAAGCTTCTTTCT，R1序列(5’至3’)為TAGCGGGATGGGTTTCAC，Q2序列(5’至3’)為AGAGAGAATGCTCGGAATCTGATGATGTGACAGCTATCGCG-SH，P2序列(5’至3’)為TGACTGACATGATGTAATCATCAGATTCCGAGCATT，R2序列(5’至3’)為CTGCGCGATAGCTGTCAC；