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蛋白质杂化荧光金纳米簇的制备及在汞离子快速检测中的应用
彭涛 , 王见一 , 谢三磊 , 姚凯 , 孙淑娟 , 曾于洋 , 江海洋
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.170353
以牛血清白蛋白为稳定剂和还原剂,采用一步法合成荧光金纳米簇,并对其进行了表征。制备的荧光金纳米簇呈较规则的球形,粒径均一,约为(2.00 ±0.05)nm,在紫外灯下发出明显的红色荧光,最大激发波长和发射波长分别为360和635 nm。Hg2+可与制备的荧光金纳米簇特异性结合而使其荧光猝灭,基于此建立了"turn-off"型的荧光光谱法快速检测Hg2+含量。优化了荧光金纳米簇的用量、pH值、检测体系等条件。荧光强度与Hg2+浓度有良好的线性关系,在0.5~75.0 μg/L范围内的线性方程为y=-26.76lgx+803.1(R2=0.9951),在75~900 μg/L浓度范围内的线性方程为y=-0.27x+762.02(R2=0.9959),检出限为0.14 μg/L(3σ)。在最优条件下,本方法可在3 min内完成检测。可快速、灵敏、简便地检测自来水中的Hg2+,自来水样品加标回收率在86.8%~113.4%之间(n=3),相对标准偏差小于15%。
关键词: 牛血清白蛋白, 荧光金纳米簇, 汞离子, 自来水
汞离子功能核酸生物传感器的建立与应用
杜再慧 , 李相阳 , 田晶晶 , 田洪涛 , 许文涛
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171390
利用汞离子(Hg2+)特异性功能核酸对Hg2+识别检测,其中模板主要包括与Hg2+特异性结合的识别区、形成G四链体的富G区以及由聚六乙二醇(Spacer18)链接的隔断区;靶序列主要包括5'端配对区和3'端富T区。模板与靶序列只有在Hg2+存在的条件下才能结合并引发延伸,进而使富G序列在模板上剥离下来,但由于Spacer18的隔断作用导致富G序列以单链形式存在,在特定环境下形成具有过氧化物模拟酶活性的G-四链体,催化H2O2与2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二胺盐(ABTS)发生肉眼可见的颜色变化,进而对Hg2+进行定量测定。利用构建的Hg2+功能核酸生物传感器,35 min内可完成检测,线性范围为20~500 nmol/L,检出限达到16.5 nmol/L(3σ)。实际水样中的加标回收率为98.5%~103.5%。本方法操作简单、成本低、耗时短,在应急处理、实时环境检测等方面具有良好的应用价值。
关键词: 汞离子, G四链体, 间隔臂, 功能核酸, 生物传感器
金纳米簇的制备及对重金属汞的检测
蔡宇玲 , 张纪梅
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171540
以谷胱甘肽(GSH)为还原剂和稳定剂制备金纳米簇(Au NCs)。Au NCs具有类过氧化物酶活性,可催化过氧化氢(H2O2)和3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)的反应,使溶液变为蓝色;当溶液引入Hg2+,Hg2+吸附在金团簇表面,抑制其催化活性,使得反应体系颜色变浅。基于Hg2+的抑制作用设计了Hg2+比色传感器,考察了缓冲溶液pH值、底物浓度及时间对检测Hg2+的影响。在最佳条件下,方法的线性范围为10~300 nmol/L(R2=0.997),检出限为6.26 nmol/L。本方法选择性好,灵敏度高,为水质分析提供了一种新方法。
关键词: 金纳米簇, 类过氧化物酶, 比色, 汞离子
构建基于姜黄素-Hg2+复合物的荧光传感器检测脂肪酶活性
吴胜男 , 张浩 , 江凌 , 霍峰蔚 , 田丹碧
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181187
以吐温40-姜黄素复合物胶束为荧光信号探针,Hg2+为猝灭剂,巯基乙酸甲酯为脂肪酶的底物,构建了检测脂肪酶活性的生物传感器。利用Hg2+与姜黄素β-二酮结构结合,猝灭吐温40-姜黄素复合物胶束荧光;而脂肪酶的加入催化了巯基乙酸甲酯水解生成巯基乙酸,巯基乙酸夺取姜黄素-Hg2+复合物上的Hg2+,吐温40-姜黄素复合物胶束的荧光恢复,荧光恢复强度与脂肪酶的活性相关。利用此荧光传感策略定量检测脂肪酶活性,在最佳实验条件下,荧光强度变化值与脂肪酶活性在2~80 U/mL范围内呈线性关系,检出限为0.01 U/mL。采用此方法对另外4种商业脂肪酶的活性进行了检测,实验结果与恒电位滴定法测定结果一致。本方法检测成本低,操作简单,灵敏度高,具有良好的实用性,可用于脂肪酶活性的高通量检测。
关键词: 脂肪酶活性, 吐温40-姜黄素复合物, 汞离子, 巯基乙酸甲酯, 荧光传感
基于滚环扩增及串联G-四链体-血红素DNA酶的高灵敏“Turn-on”型Hg2+传感器研究
张何 , 王青 , 傅昕 , 赵智粮
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181346
以聚苯乙烯微球为载体,利用滚环放大技术,发展了一种以串联G-四链体-血红素DNA酶催化及T-Hg2+-T特异识别为基础的"Turn-on"型Hg2+高灵敏生物传感器,用于尿液样本中Hg2+的高效检测。通过链霉亲和素和生物素的特异性结合,将富T生物素化Hg2+捕获探针固定至微球表面,当Hg2+存在时,通过形成T-Hg2+-T结构将含有G-四链体互补序列的环化单链DNA序列捕获至微球表面,滚环扩增后在微球表面产生大量包含串联G-四链体的DNA序列。当氯化血红素(Hemin)插入G-四链体后,形成具有增强催化活性的G-四链体-hemin DNA酶,可催化ABTS和H2O2反应形成ABTS·+,在420 nm处具有最大吸收。考察了多种因素对检测体系的影响,在最优实验条件下,此方法对Hg2+的线性检测范围为0.4~100 pmol/L,检出限为0.3 pmol/L(S/N=3),回归方程为ΔA420 nm=0.1+0.0019CHg2+(pmol/L)。当共存离子大量存在时,传感器对Hg2+仍然具有高的选择性。应用于尿液样品中Hg2+检测,加标回收率为94.0%~106.0%,相对标准偏差(RSD)为1.4%~2.6%。此方法具有良好的选择性、灵敏度及抗干扰能力,可用于复杂样品中Hg2+的检测。
关键词: G-四链体-血红素DNA酶, 滚环放大, 汞离子, 尿液分析, 比色分析
基于3-巯基丙磺酸膜修饰金电极无线传感检测汞离子
肖情 , 陈琳 , 李文锋 , 杨丽琴 , 曹忠 , 于鑫垚 , 龙姝 , 何婧琳 , 肖忠良
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181262
设计了一种基于3-巯基丙磺酸膜(MPS)修饰金电极的新型无线传感装置,此装置采用远程控制,通过无线电子发射模块与接收模块传输电位量测数据,实现了对Hg2+的远程超灵敏监测。采用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱、电化学阻抗谱与循环伏安等方法表征了MPS膜电极响应Hg2+前后的表面特性,发现含有末端磺酸基的MPS膜通过静电吸附作用识别结合Hg2+,这是由于形成了双电层结构而产生膜电位变化。在pH 6.0的Tris-HCl缓冲溶液中,此电极对Hg2+的线性响应范围为1.0×10-8~1.0×10-3 mol/L,响应斜率为59.08 mV/(-pC)(25℃),检出限为8.3 nmol/L。且此膜电极响应快,响应时间为8 s,具有良好的稳定性、重现性和选择性。将此装置用于实际水样中微量汞离子含量的无线测定,回收率为93.7%~101.9%,表明其在环境水质实时监测领域有良好的应用前景。
关键词: 汞离子, 3-巯基丙磺酸, 电位响应, 选择性膜电极, 无线传感
纸型便携式金纳米簇器件可视化检测汞离子
张国 , 冯建军 , 柴瑞涛 , 朱维晃 , 康倩文 , 李卉
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181808
合成了谷胱甘肽GSH包覆的荧光金纳米簇AuNCs,基于Hg2+-Au+间的高亲合作用实现对汞离子Hg2+的高灵敏性、高选择性荧光检测,线性检测范围为4~200 nmol/L,检出限LOD,S/N=3为2.4 nmol/L。常见的金属离子Ni2+,Mn2+,Co2+,Na+,Ba2+,Cu2+,Zn2+,Mg2+,Cd2+,Ca2+,K+,Fe3+,Al3+,Pb2+和阴离子F-,C2O42-,Cl-,H2PO4,NO3-,SO42-,HCOO-,I-,C5H7O5COO-,CH3COO-,Br-,CO32-对检测没有干扰。基于GSH-AuNCs构筑了两种纸型便携式AuNCs器件:半定量试纸和纸型横向流动检验LFA试剂盒,并成功用于可视化检测自来水样中Hg2+
关键词: 金纳米簇, 纸型器件, 可视化检测, 汞离子, 自来水
基于核酸外切酶Ⅲ辅助双循环等温信号放大的高灵敏Hg2+传感方法研究
张何 , 王青 , 杨梅 , 傅昕
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181635
设计了一种Hg2+触发的核酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)辅助的双发夹探针双循环等温信号放大策略,在此基础上发展了一种免标记、超灵敏的Hg2+生物传感器。在Hg2+存在情况下,发夹探针1的3'游离序列与汞离子识别探针通过T-Hg2+-T配位结合形成双链DNA平末端,核酸外切酶Exo Ⅲ能识别双链DNA平末端并沿3'-5'方向催化水解茎部序列。释放的Hg2+和识别探针进入新一轮反应循环(循环1);释放的发夹探针1未降解序列包含Ⅰ区序列和G-四链体形成序列,其中,Ⅰ区序列与发夹探针2的3'游离序列(Ⅰ*区序列)完全互补,引发了Exo Ⅲ参与的双链DNA平末端水解,释放的Ⅰ区序列进入新一轮反应循环(循环2)。循环1和2为自发循环过程,经过多次循环可以产生大量单链的G-四链体序列。体系中加入氯化血红素,与G-四链体结合形成G-四链体-血红素-DNA酶,催化ABTS-H2O2反应体系显色。考察了多种因素对检测体系的影响,在最优实验条件下,此方法对Hg2+的线性检测范围为0.3~50 pmol/L,检出限为0.25 pmol/L(S/N=3),回归方程为ΔA420 nm=0.117+0.004CHg2+(pmol/L)。当水样中存在大量其它金属离子时,传感器对Hg2+仍然具有较高的选择性。将此方法应用于环境水体中Hg2+含量检测,加标回收率为96.0%-106.0%。本方法操作简单、选择性好、灵敏度高、有较强的抗干扰性能,可用于环境水样中Hg2+的高灵敏检测。
关键词: 等温信号放大, 核酸外切酶Ⅲ, G-四链体-血红素DNA酶, 汞离子, 比色分析
基于硫化镉量子点-二氧化钛复合材料的Hg2+光电化学生物传感器研究
郑姗 , 刘洋 , 陈飘飘 , 邢怡晨 , 张伟波 , 施娅颖 , 黄朝表
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181818
以硫化镉量子点-二氧化钛(CdS QDs/TiO2)复合材料作为光电转换单元,构建了汞离子(Hg2+)光电化学(PEC)生物传感器。将两种不同带隙无机半导体CdS QDs和TiO2偶联以提高电极的性能,当用特定波长的光激发CdS QDs时,处于价带(VB)的电子(e-)跃迁至导带(CB),并在价带上产生空穴(h+)。由于TiO2的导带低于CdS QDs,激发态电子跃迁至TiO2,导致电子-空穴对(e--h+)的空间分离,有效抑制了它们的复合,从而提高了光电转换效率。利用两条互补的短链DNA构建了Hg2+传感器,其中一条富含T碱基的DNA单链因与Hg2+特异性结合形成T-Hg2+-T结构,无法与金纳米粒子标记的另一条DNA单链配对,进而抑制光电流的下降,实现了对Hg2+的灵敏检测。本方法的线性范围为1.0×10-10~1.5×10-7 mol/L,检出限为6.0×10-11 mol/L (S/N=3),灵敏度高,选择性好。
关键词: 光电化学, 汞离子, 生物传感器, 硫化镉量子点, 二氧化钛, 金纳米粒子
聚乙烯亚胺修饰的碳点荧光探针用于检测汞离子
陈丽娟 , 刘仁勇 , 赵丹 , 闫叶寒
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191528
以维生素C(Vc)为碳源,以聚乙烯亚胺(PEI)为掺杂氮剂,通过一步水热合成法制备了可发射蓝色荧光的水溶性碳点荧光探针(PEI-Vc CDs)。基于Hg2+对PEI-Vc CDs探针良好的荧光猝灭效果,建立了一种快速检测Hg2+的方法。在0.022~20 μmol/L浓度范围内,PEI-Vc CDs探针荧光猝灭程度与Hg2+浓度呈良好的线性关系,检出限为22 nmol/L(S/N=3)。其它金属离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Ag+、Ba2+和Pb2+)不会引起探针荧光强度的显著改变,表明此探针对Hg2+具有高的选择性。将此探针用于河水、自来水和矿泉水等实际水样中Hg2+的检测,结果令人满意。
关键词: 汞离子, 重金属离子, 聚乙烯亚胺, 碳点, 荧光分析