铅是一种人体毒素,且不易生物降解,即使微量铅元素也会对人体的各组织和器官造成伤害。目前,铅污染已成为全球性问题,铅的来源主要有自然因素和社会因素两方面。这些铅通过地表水、空气和土壤等媒介进入到动植物体内,最终经过食物链在人体内慢慢聚积起来,危害人类的健康。传统的P b2+分析方法主要包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法以及阳极溶出伏安法等,尽管这些检测方法灵敏度高(达ppb级),且能够同时检测多种金属离子,但通常需要大型精密的仪器设备,且需样品前处理和专业实验人员,难以满足 P b2+实时实地检测的需求。因此开发出更多快速高效、方便经济的P b2+检测方法,对于人类健康和环境保护有着重要的意义。　　随着脱氧核酶(DNAzymes)筛选技术的出现,很多研究小组都从体外核苷酸文库中分离出了“8-17”脱氧核酶(“8-17”DNAzyme)。该脱氧核酶是一种在Pb2+的诱导下能发生自我催化裂解的DNA,对 Pb2+具有高度特异性,其催化效率约为109 M-1min-1。利用此特性研究者相继报道了很多以“8-17”DNAzyme为识别元件的生物传感器。另外,纳米金胶(gold nanoparticles, AuNPs)因其独特的光学和电子性能,被广泛应用于传感、药物诊断、探针以及电子学等诸多领域。本论文将“8-17”脱氧核酶(“8-17”DNAzyme,以下简称17ES)的Pb2+-特异性和纳米胶金(AuNPs)独特的光学性能有机结合起来,利用荧光共振能量转移原理(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET),构建了两种高灵敏度、高选择性的Pb2+生物传感体系,为食品和环境样品中 P b2+的检测提供了一种快速高效、简单方便且成本低廉的“绿色”分析的途径。研究内容如下:　　1.新型纳米复合物17S-AuNPs制备及稳定性研究　　利用配体交换反应将巯基修饰的“8-17”DNAzyme底物链(17S)通过 Au-S共价键自组装在纳米金胶(AuNPs)表面,制得一种新型纳米复合物17S-AuNPs。利用动态光散射(dynamic light scattering, DLS)、激光显微拉曼光谱以及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对其进行了表征。实验通过DLS激光对17S-AuNPs的流体动力学直径进行了测定,得出其平均粒径为38.6nm,较 AuNPs的21.8nm增大了16.8nm;同时,17S-AuNPs的激光拉曼发射光谱显示:在733cm-1、786 cm-1、810 cm-1、1316 cm-1、1488 cm-1、1571 cm-1等波数处均出现了明显的拉曼光谱带,而这些光谱带为核酸碱基的特征谱带,而AuNPs的激光拉曼光谱并未显示出任何碱基特征谱带;UV-Vis吸收光谱表明17S-AuNPs在523nm波长处有表面等离子共振峰,较AuNPs红移了3nm。以上结果表明已成功将17S自组装在 AuNPs的表面。　　利用紫外-可见吸收光谱和目视比色分别对 AuNPs和17S-AuNPs的耐盐稳定性的进行了比较研究。随着水溶液中Na+浓度的逐渐提高,AuNPs在520nm处的吸收峰逐渐减弱,而在600nm处的吸收峰不断增强,溶液颜色逐渐由红变成蓝紫色;同等实验条件下17S-AuNPs在600nm处并未出现吸收峰,且溶液颜色一直保持为红色。上述结果表明17S-AuNPs纳米复合物的稳定性较AuNPs显著提高。　　2.基于17ES-AuNPs纳米复合探针高灵敏荧光检测水溶液中铅离子的研究　　基于纳米金胶(AuNPs)优越的荧光淬灭能力,结合“8-17”-DNAzyme(以下简称17ES)高效的催化能力,本文构建了一种高灵敏、高选择性的Pb2+-纳米复合荧光探针。17S-AuNPs与17ES的酶链部分(其5′端标记有荧光素FAM)进行水浴杂交,从而制备Pb2+-荧光探针:17ES-AuNPs。稳定双链的形成使FAM与AuNPs间的距离足以发生荧光共振能量转移,荧光被淬灭。当Pb2+出现时,17ES发生自催化裂解反应,切割产物荧光标记的ssDNA被释放出来,从而产生明显的荧光信号。基于上述原理,该探针可对水溶液中的Pb2+进行定量分析。其动态线性检测范围为1～100nM,检出限0.5nM(~0.1ppb),且10uM的Hg2+等其它相关9种二价金属离子对此Pb2+-检测体系均无明显干扰。　　3.基于17ES与AuNPs非固定体系测定水溶液中铅离子的研究　　基于AuNPs对单链DNA(ssDNA)和双链DNA(dsDNA)有着不同的静电吸附作用,本文设计了一种更为简单的非固定 Pb2+检测方法。实验在17ES(8)底物链的3′端标记一个荧光报告基团FAM,Pb2+存在时,17ES(8)发生自催化裂解反应,释放出ssDNA产物,并被吸附到AuNPs表面,进而荧光被淬灭,且荧光降低程度与Pb2+浓度成正比。该方法无需17ES(8)和AuNPs的自组装过程,操作简便。该检测方法对Pb2+的线性检测范围为5nM~1μM,检出限为2.5nM(~0.5ppb),比美国环境保护署(EPA)所规定的饮用水中Pb2+的浓度(72nM)要低28.8倍,且高出Pb2+浓度20倍的其它相关金属离子并未显示出明显的干扰信号,即该检测体系具有良好的选择性。