食品檢測(cè)中基于熒光標(biāo)記的DNA分子和氧化石墨烯體系檢測(cè)汞離子

□邢思琦

（長(zhǎng)春師范大學(xué) 吉林 長(zhǎng)春 130032）

食品檢測(cè)中基于熒光標(biāo)記的DNA分子和氧化石墨烯體系檢測(cè)汞離子

□邢思琦

（長(zhǎng)春師范大學(xué) 吉林 長(zhǎng)春 130032）

本文構(gòu)建了一種食品檢測(cè)中氧化石墨烯/金納米粒子（GO/AuNPs）的熒光傳感平臺(tái)，選用帶有熒光基團(tuán)的DNA適配體作為熒光探針。當(dāng)DNA適配體依附到氧化石墨烯（GO）表面上，熒光產(chǎn)生猝滅；加入金屬離子汞（Hg2+）后，熒光強(qiáng)度恢復(fù)。根據(jù)熒光強(qiáng)度的變化，得到Hg2+的檢測(cè)限為5 nM，檢測(cè)范圍在0-200 nM之間。此外，基于GO/AuNPs的熒光傳感器可發(fā)展成為接受并檢測(cè)多種目標(biāo)分子的技術(shù)平臺(tái)。

氧化石墨烯/金納米粒子（GO/AuNPs）；汞離子（Hg2+）；熒光猝滅

在各種檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的年代，生物傳感器由于其選擇特異性、靈敏度較高、分析快速、成本低廉、連續(xù)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用在食品檢測(cè)、化學(xué)與化工、臨床醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)督等多個(gè)領(lǐng)域。特別是與傳統(tǒng)學(xué)科結(jié)合的研發(fā)過(guò)程中，迸發(fā)出新的潛能。DNA傳感器是在原傳感器的基礎(chǔ)上，將探針DNA轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓹z測(cè)的熒光信號(hào)[1]。在檢測(cè)過(guò)程中，通常在DNA探針上固定一條DNA單鏈，通過(guò)雜交，與另一條DNA進(jìn)行特異性識(shí)別。目前，已開(kāi)發(fā)的DNA生物傳感器在食品檢測(cè)過(guò)程中可用于測(cè)定蘋(píng)果汁，白酒，果醬中的葡萄糖含量[2]；在食品安全評(píng)價(jià)中可通過(guò)測(cè)定降解過(guò)程中產(chǎn)生物質(zhì)的濃度來(lái)評(píng)價(jià)鮮度；在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面可用于檢測(cè)水資源和大氣的污染程度[3]；在軍事醫(yī)學(xué)的方面可用于細(xì)胞、生物毒素等的快速監(jiān)測(cè)；在法醫(yī)學(xué)方面也可用作DNA鑒定和親子認(rèn)證。

本文構(gòu)建了一個(gè)食品檢測(cè)中基于DNA適配體和GO/AuNPs以檢測(cè)Hg2+的熒光生物傳感器[4-5]。適配體上的熒光基團(tuán)作為能量提供者及識(shí)別探針，GO/AuNPs作為熒光共振能量轉(zhuǎn)移的接受者。在適配體直接與GO/AuNPs相連時(shí)，熒光猝滅。當(dāng)加入Hg2+時(shí)，其與胸腺嘧啶形成復(fù)合物結(jié)構(gòu)，使適配體脫離GO表面，熒光強(qiáng)度得到恢復(fù)。通過(guò)復(fù)合物熒光強(qiáng)度的變化，以測(cè)定金屬Hg2+的含量。

1 材料與方法

1.1 化學(xué)品試劑

石墨烯粉末，去離子水，高錳酸鉀，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸溶液，氯金酸，檸檬酸鈉，適配體，汞離子，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硫酸溶液，過(guò)氧化氫。

1.2 儀器與設(shè)備

熒光光譜儀（日立F-2700，日本）；紫外-可見(jiàn)吸收光譜儀（島津UV-2550，日本）

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 GO的制備。將2g石墨烯粉末，2g過(guò)硫酸鉀和2g五氧化二磷放入27mL硫酸溶液中，85℃下攪拌5h。然后將混合溶液冷卻至室溫，并加入500mL去離子水。將該混合物攪拌過(guò)夜，過(guò)濾后在室溫下干燥。將干燥后的石墨烯粉末加到冷卻的硫酸中。在冰浴系統(tǒng)中緩慢加入10g高錳酸鉀，同時(shí)攪拌1h，并在室溫下反應(yīng)24h。隨后加入500mL去離子水，然后加入20mL過(guò)氧化氫溶液。在該步驟中，溶液從深棕色變?yōu)辄S色。然后將所得產(chǎn)物用1L10%的鹽酸和1L的去離子水沖洗，過(guò)濾以去除未反應(yīng)的物質(zhì)。將產(chǎn)物在60℃下干燥。

1.3.2 GO/AuNPs復(fù)合物的合成。取濃度為1.5mg/mLGO5mL加到100mL濃度為0.095g/mL的氯金酸溶液中，超聲處理30min以促進(jìn)金離子與GO表面的結(jié)合。將反應(yīng)物加熱至80℃，然后滴加1.92mL濃度為0.85mol/L檸檬酸鈉溶液，反應(yīng)1h。然后將所得溶液離心10min，并用蒸餾水晃洗幾次以去除游離的Au納米粒子。最后，將所得的GO/AuNPs復(fù)合物在60℃下干燥。1.3.3 DNA生物傳感器的構(gòu)建。取1mL濃度為0.45mg/mL的GO/AuNPs復(fù)合物溶液與一系列不同濃度的DNA分別依次加入到2ml的試管內(nèi)，徹底搖動(dòng)并平衡 10min，用緩沖液將pH值調(diào)至8。

1.3.4 檢測(cè)Hg2+。取900L的上述混合溶液，分別加入100L濃度不同的Hg2+溶液，充分震蕩，將pH調(diào)至8。用熒光分析儀檢測(cè)信號(hào)。

2 結(jié)果與討論

2.1 GO/AuNPs復(fù)合物的表征

圖1 熒光猝滅曲線(xiàn)

如圖1所示，由于適配體上的熒光基團(tuán)與GO表面結(jié)合而發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，致使熒光發(fā)生猝滅。向溶液中加入AuNPs后，熒光猝滅能力增強(qiáng)。

2.2 GO/AuNPs復(fù)合物濃度的優(yōu)化

如圖2所示，加入不同濃度的GO/AuNPs，當(dāng)GO/AuNPs的 濃度 在 0.45mg/mL的情況下，熒光強(qiáng)度為最強(qiáng)。

圖2 加入不同濃度的GO/AuNPs后，復(fù)合物的熒光強(qiáng)度

2.3 Hg2+的檢測(cè)

向復(fù)合物中加入不同的金屬離子，如圖3所示，加入時(shí)熒光強(qiáng)度恢復(fù)，這是由于加入Hg2+后，其與適配體上的胸腺嘧啶結(jié)合，使 DNA適配體形成“豌豆莢”的結(jié)構(gòu)，從而脫離 GO/ AuNPs，熒光能量共振轉(zhuǎn)移過(guò)程被破壞，使熒光強(qiáng)度得以恢復(fù)到原始狀態(tài)。

圖3 離子選擇性的測(cè)定

圖4為傳感器響應(yīng)的線(xiàn)性范圍，說(shuō)明熒光強(qiáng)度的恢復(fù)與 Hg2+的濃度線(xiàn)性相關(guān)。線(xiàn)性回歸方程為F/F0-1=0. 0025CHg2++0.06，系數(shù)為0.965。Hg2+的檢測(cè)限為5nM。

圖4 傳感器響應(yīng)的線(xiàn)性范圍

2.4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了一種由GO/AuNPs，DNA適配體組成的熒光傳感平臺(tái)。當(dāng)加入GO/AuNPs時(shí)，DNA熒光發(fā)生猝滅且強(qiáng)于只加入GO的體系。當(dāng)加入Hg2+后熒光強(qiáng)度恢復(fù)。本文的研究為Hg2+的檢測(cè)提供了進(jìn)一步的技術(shù)支持，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水和化妝品中汞含量的有效檢測(cè)。

[1]吳狄,王坤,鄧祥,黃小梅.熒光法快速檢測(cè)汞離子研究[J].綠色科技,2012(05).

[2]王永松,王永生,王嘉成,尹紀(jì)成,錢(qián)秋梅.金納米-金屬硫蛋白紫外分光分度法檢測(cè)汞離子[J].應(yīng)用化工, 2013(03).

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.22.051

1004-7026（2017）22-0066-02

TP212.3;O657.3

A