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电化学DNA传感器是近几年发展的一种全新的生物传感器,它既能够用于DNA杂交、突变研究,还可以基于小分子与DNA的结合方式用于环境污染物与DNA相互作用的电化学响应研究。因具有方便省时、灵敏度高、测试费用低、易于微型化、同时又不破坏测试体系等优点,电化学DNA传感器有望提供一种全新的检测技术,并在解释污染物毒性作用(致畸、致癌、致突变作用)机理和污染物检测方面具有广阔的应用前景。本论文基于DNA传感器采用电化学阻抗法研究了典型污染物(重金属离子和芳香类小分子)的电化学响应情况,为开发环境污染物的电化学DNA传感检测技术奠定了基础。主要研究内容如下:
1.构建了一种无标记、简单、灵敏的基于Hg2+和pb2+诱导DNA链构型改变的新型电化学传感器实现了对Hg2+和pb2+的同时检测。该传感器主要由两部分功能DNA构成,(1)能够特异性识别汞离子的DNA序列在Hg2+的诱导下可以折叠成hairpin发卡结构,(2)与脱氧核酶杂化的底物链在pb2+的存在情况下会断开,从电极表面脱落。以[Fe(CN6]3-/4-作为氧化还原探针,通过电化学阻抗法研究了两种离子引起DNA构型的变化情况。结果表明,该方法可实现对Hg2+和pb2+的高特异性、高选择性检测,线性范围均在1×10-5—1×10-12M,最低检出限分别为1 pM和0.1 pM。通过引入掩蔽剂.半胱氨酸和G-DNA链,有效实现了对两种离子的单独检测,并成功应用于河水和血清样品中Hg2+和pb2+的测定。
2.通过比较人工合成的dsDNA、GC-DNA和hairpin-DNA分别与PAHs和羟基PAHs单体作用的电化学响应情况,探究芳香类小分子与DNA的作用机制。分别将三种不同结构的DNA组装于金电极表面,利用电化学交流阻抗法比较研究了苯并[a]芘(BaP)、苯并[a]蒽(BaA)和1,3-二羟基萘(NapOH)与DNA作用前后膜电阻的变化情况。结果显示,只有NapOH与hairpin-DNA作用后能够导致膜电阻的变化值ΔRCT减小,因为在于NapOH中的羟基基团与hairpin中暴露的碱基通过氢键作用而相互结合。应用该传感器测定NapOH的检出限可达到1ppb。