专利名称：多胸腺嘧啶dna修饰金电极电化学检测汞离子的方法
技术领域：
本发明涉及一种汞离子浓度的检测分析方法，具体地，是一种利用多胸腺嘧啶DNA 修饰的金电极直接对水溶液中的汞离子进行电化学检测的方法。
背景技术：
由于DNA的结构和性能对重金属的影响非常灵敏，因而利用DNA与金属离子之间的相互作用发展高选择性、高灵敏度的重金属分析检测方法有很大的价值与意义。Gao 等证明了 DNA中的鸟嘌呤可以和Cu2+特异性结合形成稳定的结构，(Y.G.feio，Μ. Sriam, Α. H. J. Wang, Nucleic Acid Res. 21 (1993)4093-4191)并用于 Cu2+的检测中。Ono 小组首次报道了 DNA中的碱基对C-C能与Ag+特异性结合形成稳定的C-Ag+-C结构(Miyake，Y.； Togashi, H. ；Tashiro, M. ；Yamaguchi, H. ；Oda, S. ；Kudo, Μ. ；Tanaka, Y. ；Kondo, Y. ；Sawa, R. ；Fujimoto,T. ；Machinami, Τ. ；Ono，A. J. Am. Chem. Soc. 2006，128，2172—2173.)。Dong /Jn 组基于C-Ag+-C结构设计了检测Ag+的比色生物传感器(T. Li，L.Shi，E.Wang and S. Dong, Chem. -Eur. J.，2009，15，3347-3350.)。因此利用生物相容性和水溶性都很好的DNA分子检测重金属离子污染受到了国内外专家的关注。Ono小组还首次报道了 DNA序列中的T-T碱基对能与Hg2+发生特异性结合形成稳定的T-Hg2+-T结构。随后，国内外报道了很多基于T-Hg2+-T结构测定汞离子的荧光传感器和比色方法(Z. D. Wang, J. H. Lee, Y. Lu, Chem. Commun.，2008，6005-6007 ；C. K. Chiang, C. C. Huang, C. W. Liu, H. Τ. Chang. Analytical Chemistry, Vol. 80, No. 10， May 15, 2008 ； J. S. Lee, M. S. Han, andC. A. Mirkin. Angew. Chem. Int. Ed. 2007，46，4093-4096·)。由于荧光检测和紫外检测都需要比较庞大、贵重的检测仪器，因此这些方法不适用于一些比较简陋的工作场所及野外作业的场合等。而电化学检测技术具有灵敏度高、选择性好、简便价廉和易携带等优点，其中电化学溶出检测汞离子是最常用的技术。本发明将多胸腺嘧啶DNA对汞离子的选择性与溶出技术的简单、高灵敏度的优势整合在一起，开发出一种“绿色”的、不会造成二次污染的直接电化学检测水溶液中汞离子的方法。
发明内容
针对已有分析技术存在的不足，本发明将多胸腺嘧啶DNA对汞离子的选择性与电化学溶出检测技术的简单、高灵敏度的优势整合在一起，目的在于提供一种多胸腺嘧啶DNA 修饰的金电极直接检测水溶液中汞离子的方法，其采用多胸腺嘧啶DNA作为汞离子的识别元件，制备多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极，然后用制得的金电极检测水溶液中的汞离子。本发明的电化学检测水溶液中汞离子的方法中，用于修饰金电极的识别元件的 DNA分子中的碱基T能够与汞离子特异性结合形成稳定的T-Hg2+-T结构。本发明的电化学检测水溶液中汞离子的方法中，所述多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极的制备方法是利用“Au-S”共价键将巯基修饰的多胸腺嘧啶DNA自组装在金电极表面，并利用巯基己醇占据金电极表面未与多胸腺嘧啶DNA结合的位点，除去因非特异性吸附而平
3躺着在金电极表面上的多胸腺嘧啶DNA。本发明的方法以多胸腺嘧啶DNA为特异性汞离子探针，选择性好、灵敏、简便、快速溶出测定水溶液中汞离子，具体发明的目的通过如下技术方案实现1、多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极的制备先对Φ2πιπι金电极进行抛光与清洗，按照文献(Ε· Ε. Ferapontova, T. Ruzgas, L. Gorton, Anal. Chem. 2003，75,4841)的方法。然后将抛光好的金电极置于含有1 μ M巯基修饰的多胸腺嘧啶DNA的0. 2Μ HEPES (ρΗ 7. 2)缓冲溶液中自组装16小时；再在含有ImM巯基己醇的上述缓冲液中钝化2小时，利用巯基己醇占据金电极表面未与多胸腺嘧啶DNA结合的位点，除去因非特异性吸附而平躺着在金电极表面上的多胸腺嘧啶DNA ；最后用IOmM HEPES缓冲液洗涤2_3次，并储存于同样的缓冲液中待用。2、将上述制备的多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极与含有汞离子的HEPES缓冲液培育15分钟，从溶液中拿出电极，用HEPES缓冲液清洗该金电极表面；再将金电极放在空白的 HEPES缓冲液中，在-0. 2V电位下，还原30秒；最后该修饰电极在-0. 2 +1. OV范围内扫描DPV(差分脉冲伏安)，记录DPV的峰电流，根据峰电流信号来计算样品中的汞离子浓度。本发明的电化学检测汞离子的方法，其汞离子的浓度检测限为60pM。按照本发明的多胸腺嘧啶DNA修饰金电极电化学检测汞离子的方法具有以下优
点；1.本发明采用多胸腺嘧啶DNA作为检测探针，特异性好，不会造成对环境的二次污染。2.采用电化学检测，具有灵敏、选择性好；背景信号低，对样品无浊度要求，所需仪器简单，价格便宜，适用于野外等简陋场合使用。3.本发明具有较好的检测灵敏度，其检测限较饮用水中汞离子的允许标准低两个数量级；具体地，按照本发明的电化学检测汞离子的方法的检测限为60pM，而饮用水中的检测限为ΙΟηΜ。。4.本发明通过合理设计DNA探针，该方法可以很容易被推广到其他重金属离子的检测。
图1是本发明中Hg的溶出伏安曲线图。图2是本发明的以氧化伏安电流为纵坐标，汞离子浓度为横坐标的标准工作曲线图。
具体实施例方式以下结合本发明的优选实施方式和附图详细说明本发明电化学检测水溶液中汞离子的方法，但本发明不受以下实施方式的限制，凡基于本发明的思想做出改进或变形都应属于本发明的保护范围。实施例1 (1)多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极的制备将电化学处理过的新鲜洁净金电极置于1 μ M巯基修饰的多胸腺嘧啶寡核苷酸(PTO)溶液中，室温下自组装16h，取出金电极，用IOmM HEPES溶液(pH 7. 2)清洗，以除去未组装的ΡΤ0，然后将其置于ImM巯基己醇溶液中室温占位池，用同样的HEPES溶液(pH 7. 2) 清洗，以除去未组装的巯基己醇。为防止溶液蒸发，电极在整个组装过程中保持密封。制备好的电极即为PTO/Au电极。(2)河水水样中汞离子的检测将制备好的PTO/Au电极浸在一系列含有不同浓度汞离子的标准水样的IOmM HEPES 溶液(pH 7. 2)中浸泡 15min 后，用 IOmM HEPES 溶液(pH 7. 2)清洗 2 次；以 IOmM HEPES溶液(pH7. 2，IM NaClO4)为支持电解质，于_0. 2V处电化学还原30s，将Hg2+还原为Hg 单质；然后在-O. 2V +1. OV (vs. Ag/AgCl)进行DPV扫描，脉冲宽度0. 05s，脉冲间隔0. 2s, 增量为0. 004V，振幅为0. 05V,即获得Hg的溶出伏安曲线，如图1所示。以氧化伏安电流为纵坐标，汞离子浓度为横坐标，作标准工作曲线，如图2所示。采用河水作为实际样品，用活性炭先将河水去色，然后过滤；河水再经0. 22μπι膜过滤后，再以16000转/min离心15min，取上清液作为用于测定的水样。将20 μ L上述河水水样加入HEPES缓冲液中，按照上述步骤操作，其氧化伏安电流为-0. 918 μ �。赏�2所示标准曲线可得水样中汞离子的含量为4. 61 X 10_1(lmOl ·Ι^。本实施例中，除HEPES缓冲液为按已知技术自制外，其余试剂均为从市场中购买， 其中PTO溶液系上海生物技术有限公司合成及纯化的。
权利要求
1.一种多胸腺嘧啶DNA修饰金电极电化学检测汞离子的方法，其特征在于，采用多胸腺嘧啶DNA分子作为汞离子的识别元件，制备多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极，然后用制得的金电极电化学检测水溶液中的汞离子。
2.如权利要求1中所述的电化学检测水溶液中汞离子的方法，其特征在于，所述识别元件的DNA分子中的碱基T能够与汞离子特异性结合形成稳定的T-Hg2+-T结构。
3.如权利要求1中所述的电化学检测水溶液中汞离子的方法，其特征在于，所述多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极的制备方法包括将金电极置于含有1 μ M巯基修饰的多胸腺嘧啶 DNA的0. 2Μ HEPES (ρΗ 7. 2)缓冲溶液中自组装16小时；再在含有ImM巯基己醇的上述缓冲液中钝化2小时。
4.如权利要求1所述的电化学检测水溶液中汞离子的方法，其特征在于，将所述多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极与待测含汞离子的HEPES缓冲液进行培育15分钟，取出洗涤并在空白的HEPES缓冲液中在-0. 2V电位下还原30秒，根据在-0. 2 +1. OV范围内扫描记录的DPV峰电流信号来计算样品中的汞离子浓度。
5.如权利要求1所述的电化学检测水溶液中汞离子的方法，其特征在于，所述汞离子的浓度检测限为60ρΜ。
全文摘要
本发明提供一种电化学检测水溶液中汞离子的方法，其特征在于，采用多胸腺嘧啶DNA分子作为汞离子的识别元件，制备多胸腺嘧啶DNA修饰的金电极，然后用制得的金电极检测水溶液中的汞离子，其中，DNA分子中的碱基T能够与汞离子特异性结合形成稳定的T-Hg2+-T结构。其电化学信号的强度与溶液中的汞离子的浓度相关，由此可计算出水溶液中汞离子的浓度。本发明的电化学检测水溶液中汞离子的方法对环境不会产生污染，对汞离子选择性好，能够排除大多数金属离子的干扰；灵敏度高，所需仪器简单，价格便宜，适用于野外等简陋场合使用。
文档编号G01N27/48GK102375020SQ20101025727
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者何品刚, 吴继魁, 崔静, 徐颖, 王霞, 程圭芳 申请人:华东师范大学
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