用于检测汞离子及双酚A的DNA光学生物传感器研究

摘要

重金属污染对生态环境和人体健康的危害已经引起广泛的关注。汞是重金属离子中毒性较强且污染较为普遍的，即使在较低浓度也能对人体造成伤害；双酚A（BPA，2，2-双对羟苯基丙烷）具有雌性激素的特性，可通过食品包装容器和塑料薄膜渗入食品或饮料，影响人或动物的中枢神经系统和生殖免疫系统。因此，建立对环境中微量汞离子（Hg2+）及BPA的检测方法具有很大意义且十分必要。
　　以核酸适配体作为检测元素的新方法特异性高，稳定性好，转换机制灵活，受到学者的广泛研究，以实现对目标物质的灵敏检测。本文结合适配体较强的特异性结合力及纳米材料、聚合物的物理化学性质，通过不同的能量转换方式实现对Hg2+和BPA的检测。主要有以下三个方面的工作：
　　1.基于阳离子聚合物PDDA比色检测汞离子
　　基于阳离子聚合物 PDDA能诱导 AuNPs（AuNPs）溶液发生聚集进而吸光度改变的现象，实验构建了一种新型比色检测方法检测Hg2+。首先，DNA能通过静电吸引作用于 PDDA结合，而在 Hg2+的作用下，胸腺嘧啶与 Hg2+之间的T-Hg2+-T效应能DNA形成发夹结构，发夹结构的DNA不能与PDDA作用，体系中自由的PDDA增加会促进AuNPs溶液聚集，对应的颜色由酒红色变为蓝紫色。因此，实验方法基于溶液颜色的变化实现对Hg2+的检测，在最优化条件下，所得到的检测范围是0.25-500 nM，检测限为0.15 nM。特异性分析表明所构建方法对目标很好的分辨性，此外，回收率实验表明此传感技术具有一定的实际应用潜力。
　　2.基于外切酶Ⅲ比色法检测汞离子
　　基于核酸外切酶Ⅲ（ExoⅢ）能够对T-Hg2+-T构成的双链DNA无悬挂碱基的3’端形成剪切作用，以及G四联体能与血红素形成具有催化ABTS盐与双氧水反应的催化剂特性，实验设计了一种循环扩增信号放大技术检测 Hg2+。随着Hg2+浓度的增加，ExoⅢ的剪切效应增强，体系中产生的G四联体的量增加，导致溶液的吸光度发生改变。结果表明，所建立方法在Hg2+浓度为0.05-1ng/mL时具有较好的线性范围，实际样品检测回收率为98.3-106.2％，且具有很好的特异性。
　　3.基于GO荧光传感技术检测双酚A
　　在本章中，实验构建了一种基于GO和BPA配子特性构建的BPA荧光检测新方法。GO能吸附荧光修饰的ssDNA并淬灭其荧光性，此外，BPA能与BPA适配体特异性结合并改变适配体的结构，变构的适配体DNA不能被GO吸附。当体系中存在不同浓度的BPA时，基于BPA的诱导变构能力和荧光修饰DNA与GO的关系，实验得到不同的荧光信号值，数据分析表明所构建方法的检测范围为0.1-10 ng/mL，检测限可达0.05 ng/mL。此外，所构建方法在类似物分析中展现显著的特异性，实际样品添加回收率为96.0%-104.5%，表明其适应于实际水样中BPA的检测。

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变量注释表

1 绪论

1.1 生物传感器（Biosensor）

1.2 基于适配体构建的DNA生物传感器（DNA biosensor based on aptamer）

1.3 纳米材料及外切酶Ⅲ在DNA生物传感技术的应（Application of nanomaterials and exonuclease Ⅲ in DNA biosensor）

1.4 本论文研究的目的及意义(The purpose of this thesis research and significance)

2 基于阳离子聚合物PDDA比色检测汞离子

2.1 引言（Introduction）

2.2 实验部分(Experimental section)

2.3 结果与讨论(Results and Discussion)

2.4 本章小结(Chapter Summary)

3 基于免标记循环放大信号技术灵敏检测汞离子

3.1 引言(Introduction)

3.2 实验部分(Experimental section)

3.3 结果与讨论(Results and Discussion)

3.4 本章小结(Chapter Summary)

4 基于氧化石墨烯及BPA适配体的荧光传感技术检测双酚A

4.1 引言(Introduction)

4.2 实验部分(Experimental section)

4.3 结果与讨论(Results and Discussion)

4.4 本章小结(Chapter Summary)

5 结论与展望

参考文献

作者简历

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