納米孔單通道記錄在金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、水資源是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。研究并發(fā)展用于水污染物檢測(cè)和治理的新型技術(shù)，不僅是重大國(guó)家需求，也是前沿科學(xué)問(wèn)題。在各類水污染物中，重金屬離子是很大一類，由于其難以被微生物降解，且進(jìn)入人體后會(huì)長(zhǎng)期積累，因此水體中只要有微量重金屬子即可產(chǎn)生很強(qiáng)的毒性效應(yīng)，對(duì)人體危害極大。
　　 本論文擬采用一種新穎的檢測(cè)技術(shù)——納米孔單分子檢測(cè)技術(shù)用于水污染物中重金屬的高靈敏度檢測(cè)研究。該技術(shù)是近二十年發(fā)展起來(lái)的一種嶄新的單分子檢

2、測(cè)技術(shù)，但目前主要應(yīng)用于DNA分子的測(cè)序研究，將其應(yīng)用于重金屬離子檢測(cè)的研究報(bào)道很少。
　　 本論文基于Pb2+和Ba2+誘導(dǎo)富G寡核苷酸鏈形成G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)的原理，設(shè)計(jì)篩選出適合在納米孔單通道記錄中檢測(cè)Pb2+和Ba2+的DNA探針。發(fā)展出一種簡(jiǎn)單快速，靈敏度高、特異性強(qiáng)并在不存在掩蔽劑時(shí)可以同時(shí)檢測(cè)Pb2+和Ba2+的單分子檢測(cè)方法。
　　 論文第四章，合成了對(duì)稀土金屬離子有配位作用的鄰羧基苯甲醛-2-吡咯甲酰腙，并

3、證明了其是潛在的可應(yīng)用于納米孔單通道記錄系統(tǒng)檢測(cè)稀土金屬離子的分子探針。
　　 論文具體內(nèi)容如下:
　　 一、構(gòu)建適合Pb2+，Ba2+檢測(cè)的納米孔單通道記錄檢測(cè)系統(tǒng)。
　　 在TBA和PS2.M兩段DNA序列的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了4條能與Pb2+形成G-四聯(lián)體的DNA探針，采用α-溶血毒素蛋白納米孔，篩選出了效果最明顯的DNA1——(A)30GTGGGTAGGGCGGGTTGG(A)30作為進(jìn)一步研究檢測(cè)Pb2+和B

4、a2+的DNA探針。選擇0.5M(CH3)4NCl作為緩沖液鹽，在+180mV/+200mV電壓下記錄電流變化，構(gòu)建了適合Pb2+，Ba2+檢測(cè)的納米孔單通道記錄檢測(cè)系統(tǒng)。
　　 二、利用該檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)Pb2+和Ba+單獨(dú)存在時(shí)的定性和定量檢測(cè)。采用圓二色光譜(CD)研究了DNA1與Pb2+和Ba2+的相互作用，結(jié)果表明Pb2+和Ba2+都能誘導(dǎo)DNA1形成G-四聯(lián)體，而且Pb2+結(jié)合DNA1的能力強(qiáng)于Ba2+。相互作用的強(qiáng)弱

5、導(dǎo)致DNA1、Pb2+-DNA1、Ba2+-DNA1三者穿越蛋白納米孔的阻滯時(shí)間的不同，在事件信號(hào)的二維分布圖中可看出，Pb2+-DNA1和Ba2+-DNA1比對(duì)照組多出兩個(gè)位置有差異的特征信號(hào)區(qū)域。Pb2+-DNA1的解鏈時(shí)間長(zhǎng)于Ba2+-DNA1，事件密度最大的區(qū)域分別出現(xiàn)在100ms和10～20ms處。研究了在Pb2+，Ba2+單獨(dú)存在時(shí)，可能的12種干擾離子(K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Li+、Zn2+、Cd2+

6、、Cu2+、Cr3+、Fe3+、Hg2+)的影響，證實(shí)了該方法有高的選擇性。通過(guò)不對(duì)稱鹽濃度梯度實(shí)驗(yàn)，量化特征信號(hào)區(qū)的事件，使得Pb2+和Ba2+的檢測(cè)限都降低至0.8nM。
　　 三、實(shí)現(xiàn)Pb2+和Ba2+的同時(shí)檢測(cè)。Pb2+和Ba2+與DNA序列探針摩爾比對(duì)檢測(cè)的影響研究表明:DNA1∶Pb2+=1∶1與DNA1∶Ba2+=1∶1疊加信號(hào)、DNA1∶Pb2+∶Ba2+=2∶1∶1、DNA1∶Pb2+∶Ba2+=1∶1∶1、D

7、NA1∶Pb2+∶Ba2+=1∶2∶2分峰面積比ABa/APb分別為0.53、0.52、0.35、0.3;說(shuō)明DNA1和金屬離子的比例關(guān)系對(duì)檢測(cè)有很大的影響，當(dāng)DNA1量不變時(shí)，ABa/APb的值會(huì)隨著Pb2+和Ba2+的量變大而變小。通過(guò)分峰可實(shí)現(xiàn)Pb2+和Ba2+共存時(shí)的半定量檢測(cè)。
　　 四、合成并通過(guò)1HNMR、13CNMR表征了鄰羧基苯甲醛-2-吡咯甲酰腙。通過(guò)元素分析、紅外光譜分析對(duì)其與13種稀土金屬離子(RE=La

8、3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Yb3+、Y3+)的配位作用進(jìn)行了考察，證明形成的配合物組成為:RE(C13H10N3O3)(C13H11N3O3)·2H2O，結(jié)構(gòu)為:一個(gè)稀土離子與兩分子酰腙及兩分子水配位，其中一個(gè)配體失去一個(gè)氫原子。說(shuō)明該酰腙與稀土離子有相互作用，是潛在的可以應(yīng)用于納米孔單通道記錄系統(tǒng)檢測(cè)稀土金屬離子的分子探針。
　　 綜上所述，本論文