可裂解硫代磷酸核糖核酸(PS-RNA)修飾的自組裝生物探針用于Hg2+的快速、高靈敏檢測

 這種分子信標將PS-RNA連接整合到DNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)中。一個熒光團和一個猝滅劑被標記在這個DNA發(fā)夾的兩端。由于其**的親硫性，Hg2+**地切割PS-RNA連接，促進DNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)解離，并分離熒光團與猝滅劑以增強熒光。

在本文中，我們利用一種可裂解PS-RNA修飾的自組裝生物探針（圖1），利用均相光化學發(fā)光分析來檢測Hg2+。探針將供體和受體微珠連接起來，并在615 nm處發(fā)出熒光。在Hg2+存在下，探針被裂解，微珠再次分散。因此，功能微珠和PS-RNA修飾探針的連接狀態(tài)反映了Hg2+的濃度，并導致一定程度的熒光發(fā)射。該傳感器對Hg2+顯示出較好的選擇性和靈敏度。

Hg2+檢測的可行性

為了驗證該傳感器檢測Hg2+的可行性，我們引入ESI-MS來表征MS-P3對Hg2+的響應。原始基質(zhì)質(zhì)量為4388.31，圖2A中用紅色數(shù)字標記的一系列峰值代表原始質(zhì)荷比分布。用Hg2+處理后，可以觀察到這些原始底物峰以及產(chǎn)物峰的變化。每個產(chǎn)物峰的變化不同，表明每個裂解位點與Hg2+的反應能力不同，證實了探針對Hg2+存在響應。接著，我們通過均相分析檢測了該傳感器的效果。將“Hg2+”組（含有不同濃度Hg2+樣品、探針和微珠）與“Blank”組和“None”組進行比較。如圖3A所示，“Blank”組產(chǎn)生的信號幾乎是“None”組的25倍，這證實了微珠被探針結(jié)合。濃度不同的Hg2+樣品信號強度減弱，但未達到“None”組的水平。在10 nM至1μM的濃度范圍內(nèi)，隨著Hg2+濃度的增加，熒光信號逐步減弱。這一結(jié)果證實，使用該生物傳感器在均相分析中檢測Hg2+是完全可行的。盡管Hg2+濃度為1μM，但探針并未完全斷裂。如果每個裂解位點的裂解是獨立的，Hg2+濃度較高，PS-RNA裂解位點增多可產(chǎn)生更高的產(chǎn)率。為了證實這一推測，我們設計了兩個具有不同裂解位點的探針：P1（僅一個裂解位點）和P3（包括三個裂解位點），在相同條件下進行分析（圖3B）。P1和P3在低Hg2+濃度下對Hg2+均有反應。當Hg2+濃度高于100 nM時，P3的熒光信號大幅度減弱。序列越短，分子與微珠碰撞的概率越大。為了更**地顯示Hg2+和探針的作用，我們選擇P3進行后續(xù)研究。

Hg2+檢測的靈敏度和選擇性

在良好的條件下，我們用不同濃度的Hg2+對該探針進行傳感性能檢測。預處理劑和超純水的空白組熒光強度高，穩(wěn)定性好。然而，在Hg2+濃度不同的樣品中，熒光強度降低并不明顯。盡管探針被Hg2+切割，但供體微珠和受體微珠沒有很好地重新分散。因此，在測試前，我們對每種混合物進行了超聲波處理。因此，在5nM至5μM的線性范圍內(nèi)，隨著Hg2+濃度增加，熒光強度線性降低。Hg2+的線性校準曲線如圖4A所示，檢測限（LOD）為1.4nM。接著，我們進行了干擾離子研究。如圖4B所示，除Ag+外，其它金屬離子的熒光信號略有降低。Ag+具有較強的親硫性，能切割探針；然而，在存在Hg2+的情況下，這種效應并不**。與其他金屬離子相比，該體系對Hg2+具有優(yōu)良的特異性。

綜上所述，我們開發(fā)了一種均質(zhì)自組裝生物傳感器，用于檢測水溶液中Hg2+。用PS-RNA探針連接供體微珠和受體微珠，并發(fā)生光致化學發(fā)光。Hg2+的傳感策略基于PS-RNA切割位點和Hg2+之間的切割反應引起的微珠分離。由于LOD較低，可以忽略其他金屬離子的干擾，因此該傳感器對Hg2+的檢測具有良好的靈敏度和選擇性。此外，使用預處理試劑，檢測過程縮短為三個步驟：混合、超聲處理和檢測。考慮到檢測限低、操作簡單和快速檢測，這種均質(zhì)自組裝生物傳感器有望在非極端條件下快速檢測環(huán)境水體中Hg2+。

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