研究目的和意义:目的：通过切割酶循环信号放大实现废水中汞离子的高灵敏检测。意义： 汞是一种有毒重金属，可以在生物体内积累，很容易被皮肤以及呼吸道和消化道吸收，如果水中存在汞，则会对大范围的人群造成威胁。人体内累积的微量汞无法通过自身代谢进行排泄，将直接导致心脏、肝、甲状腺疾病，引起神经系统紊乱，慢性汞中毒，甚至引发恶性肿瘤的形成。 因此，建立出简单方便、灵敏和选择性高的汞的分析方法具有重要意义。76470

课题研究现状:

这些年，一些方便快捷的汞离子生物传感器逐渐发展起来，Ono等发现DNA中胸腺嘧啶碱基T-T错配碱基对能与Hg 2+通过T碱基上的N3 稳定结合[1]。将T-Hg2+-T的特异性结合应用于DNA传感器中，可以建立一系列汞离子传感器，在此举例，基于DNA分子信标的荧光共振能量转移（FRET）法[2-4],以及使用H2O2氧化ABTS而建立的比色法测定Hg 2+等[5]。在这中间，发现了比色法的灵敏度不高，而荧光方法会出现光稳定性不强和光漂白等缺点。

Rothberg和Li首次报道了利用单链DNA和双链DNA在金纳米粒子表面的吸附能力的不同而建立的检测DNA的方法，成功地检测了fmol/L量级的目标DNA序列，并观察到单碱基错配现象。

Mirkin课题组把DNA修饰的金纳米粒子（AuNPs）用于Hg 2+检测。该方法测定了体系在T-Hg2+-T形成后其融链温度随Hg 2+浓度变化的情况，方法的检测限为100 nmol/L[6]。Liu等使用类似的方法测定了3。0 μmol/L[7]的Hg 2+。樊春海课题组将这种方法应用于微流控芯片上，可视化快速地检测最低5μmol/L[8] Hg 2+。这些比色法的优点是有时效性和可视化等，但是都需要比较昂贵的DNA修饰成本，并且对Hg2+的灵敏度不高。论文网

课题研究主要内容、实施方案及创新点:

研究基于切割酶循环信号放大实现废水中重金属汞离子的定量检测。

首先将荧光团和猝灭团标记的DNA探针与汞离子通过T-Hg2+-T特异性识别反应形成双螺旋DNA，荧光团被猝灭。在核酸外切割酶存在的条件下，形成的双螺旋被从3’端切割，荧光分子释放而使荧光增强，而在此过程中Hg2+不受影响，会继续和下一个DNA探针反应，重复上一个反应过程而实现信号的循环放大。于是，通过观察加入的Hg2+的浓度与荧光增强的关系实现Hg2+的定量检测。

创新点：通过循环信号放大实现废水Hg2+的高灵敏检测。

课题进度安排:

09-10 购买DNA，试剂，耗材

11-12 收集并处理水样

01-02 学习荧光技术

03-04 结合荧光技术和酶放大检测重金属汞离子

04-05 处理数据，草拟论文

05-06 完成论文书写

主要参考文献:

[1] Y。 Tanaka, S。 Oda, H。 Yamaguchi, Y。 Kondo, C。 Kojima。 A。 Ono, 15N-15N J-Coupling Across HgII: Direct observation of HgII-Mediated T-T base Pairs in a DNA duplex。 Journal of the American chemical society, 2007, 129: 244-245。

[2] Z。 Wang, J。H。 Leeab, Y。 Lu, Highly sensitive "turn-on"fluorescent sensor for Hg2+ in aqueous solution based on structure-switching DNA。 Chemical communications, 2008: 6005-6007。

[3] Y。W。 Lin, H。T。 Ho, C。C。 Huang, H。T。 Chang。 Fluorescence detection of single nucleotide polymorphisms using a universal molecular beacon。 Nucleic acids research, 2008, 36, e123。

[4] R。 Yang, J。 Jin, L。 Long, Y。 Wang, H。 Wang, W。 Tan。 Reversible molecular switching of molecular beacon: controlling DNA hybridization kinetics and thermodynamics using mercury (II)ions。 Chemical communications, 2008: 322-324。

[5] M。 Hollenstein, C。 Hipolito, C。 Lam, D。 Dietrich, D。M。 Perrin。 A highly selective DNA zyme sensor for mercuric ions。 Angewandte chemie international edition 2008,47: 4346-4350。