一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法，包括如下步骤：(1)制备碘离子修饰清洗过的银纳米颗粒溶胶；(2)在含碘离子修饰的银纳米颗粒离心管里加入待检测的DNA样品，加入PH值为3.0‑5.0的缓冲溶液，再加入铝离子或钛离子聚集剂后进行表面增强拉曼光谱检测。有效的检测了核酸二级结构，具备了SERS的简单、快捷等优点的同时又具有极高的重现性和可信性。该方法克服了传统SERS检测中难以检测核酸二级结构的难点，具有操作步骤简单、快速、灵敏度高和重现性好的优点，并得到了具有极高信噪比的信号，实现了对各种核酸二级结构高灵敏度检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法
本专利技术属于核酸结构检测领域，具体涉及一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法。
技术介绍
脱氧核糖核酸又称去氧核糖核酸，是一种生物大分子，可组成遗传指令，引导生物发育与生命机能运作。主要功能是信息储存，可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与核糖核酸所需。带有蛋白质编码的DNA片段称为基因。本文采用了SERS手段，展现了核酸二级结构在分子层面的诸多细节，为更好的研究核酸结构提供了很一种新方法。表面增强拉曼光谱(SERS)作为指纹光谱，是鉴别物质和分析物质的重要方法。而表面增强拉曼又极大提高了拉曼技术的检测能力，其对物质进行定性分析具有操作简单、灵敏度高等优点。很多科研人员选择利用拉曼光谱对核酸碱基及核酸碱基同系物进行研究，为进一步研究核酸分子结构变化以及分析核酸分子在生物体所起的作用提供大量的实验数据和直接证据。但是将表面增强拉曼技术应用到定量分析领域相对比较困难，因为表面增强拉曼的条件不易控制，而且基底种类多，金属纳米粒子表面粗糙度等不同因素都会对表面增强拉曼光谱的强度造成影响。现有技术中依靠含有标记的序列与基底之间的强相互作用来定量分析核酸二级结构，但是这种标记物本身就可能会对形成的核酸二级结构产生影响。因此并不能真实的检测核酸的真实结构，并且花费较高。表面增强拉曼光谱虽然已成功应用于寡核苷酸和单链DNA的无标记分析，但检测复杂的DNA二级结构仍然是一个挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法，该方法克服了传统SERS检测中难以检测核酸二级结构的难点，具有操作步骤简单、快速、灵敏度高和重现性好的优点，并得到了具有极高信噪比的信号，实现了对各种核酸二级结构高灵敏度检测。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法，包括如下步骤：(1)制备碘离子修饰清洗过的银纳米颗粒溶胶；(2)在含碘离子修饰的银纳米颗粒离心管里加入待检测的DNA样品，加入PH值为3.0-5.0的缓冲溶液，再加入铝离子或钛离子聚集剂后进行表面增强拉曼光谱检测。作为本专利技术更优的技术方案：所述的聚集剂为铝离子。作为本专利技术更优的技术方案：所述的酸性缓冲溶液的PH值为4.5。作为本专利技术更优的技术方案：所述步骤(2)中的铝离子或钛离子聚集剂与待测样品的体积比为2：5。作为本专利技术更优的技术方案：所述步骤(1)中碘离子修饰的银纳米颗粒的合成方法如下：水相加热条件下，0.036g溶解在200mL水中的硝酸银中加入4ml质量浓度为1％的柠檬酸钠，得到的银纳米离子的紫外最大吸收值在415nm，10ml银溶胶在4℃的低温条件下离心15分钟(5000r/h)，除去上清液，取离心后银溶胶50ul，加入清洗剂50ul(KI)，室温保持1小时，放入4℃冰箱冷却1h。本专利技术有益的效果如下：1、本专利技术的碘离子清洗方法可以有效的去除银纳米颗粒表面杂质，提高了谱图准确性；2、本专利技术的铝离子或钛离子聚集剂引入银纳米粒子中，形成了高质量的“热点”，可以得到可重复性强的增强的SERS信号，从而获得核酸二级结构丰富的结构信息，如糖苷折叠、Hoogsteen氢键和InterBase氢键；本专利技术有效的检测了核酸二级结构，具备了SERS的简单、快捷等优点的同时又具有极高的重现性和可信性。3、本专利技术是一种定性和定量分析DNA序列结构的SERS检测方法，在溶液中进行，不使DNA链上的任何标签，可广泛应用于核酸二级结构的检测，有望称为研究全基因组范围内DNA结构的新方法，对于生物大分子的功能研究，小分子配体与DNA间的相互作用等提供了技术手段。附图说明图1是本专利技术的待测的G-quadruplex的结构；图2是本专利技术的铝离子引导聚集的待检测溶胶的投射电镜图；图3是本专利技术的实施例1的SERS谱图；图4是本专利技术的实施例1、对比实施例1和对比实施例2的SERS谱图；图5是本专利技术的实施1、2、3、4和5的SERS谱图；图6是本专利技术的实施例6的SERS谱图。具体实施方式以下结合实例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术不局限与下述实例。以下实施例中碘修饰银纳米颗粒的合成方法具体为：实施例1：DNA一般以双链的形式存在，同时也会形成三链结构和四链结构。如图1所示，G-quadruplex是DNA四链结构的一种，该结构是由富含G(鸟嘌呤)的序列在Na+或K+溶液中形成的，其结构中的每一层是G与G之间通过Hoogsteen氢键形成G-quartet，每个碱基都是氢键的供体和受体。此结构可以由4条、2条或1条核苷酸链构。G-quadruplex通常是由两个或多个G-quartet通过平面的碱基堆积形成的。G-quadruplex是人体中普遍存在的DNA二级结构。检测其结构的包括以下步骤：(1)银溶胶的制备方法参照经典的lee法，0.036g溶解在200mL水中的硝酸银中加入4ml质量浓度为1％的柠檬酸钠，得到的银纳米离子的紫外最大吸收值在415nm，10ml银溶胶在4℃的低温条件下离心15分钟(5000r/h)，除去上清液，取离心后银溶胶50ul，加入清洗剂50ul(KI)，室温保持1小时，放入4℃冰箱冷却1h；(2)步骤(1)中得到碘离子修饰的银纳米颗粒中加入拟合好的DNA(TG5T)G-quadruplex样品50ul，加入16ulPH为4.5酸性缓冲溶液，最后加入20ul铝离子(0.01M)，随后进行Raman检测，激光波长633nm。对比实施例1与实施例1的区别在于未加入聚集剂。对比实施例2与实施例1的区别在于加入镁离子聚集剂。取本实施例1所合成的铝离子引导聚集的待检测溶胶，对其进行投射电镜扫描，其结果如图2所示，可以看到铝离子的加入，使银纳米颗粒聚集，并产生了高质量热点。取实施例1中所合成的铝离子引导聚集的待检测溶胶，进行SERS检测，得到如图3所示的谱图，可以看到DNA信号具有极高的信噪比。如图4所示，对比实施例1未加入聚集剂和对比实施例2中的镁离子做聚集剂与实施例1对比的谱图，可以清晰的观察到没有加入聚集剂a线无信号，加入镁离子b线有微弱信号，观察到O6interbaseH-bond(标志g-quadruplex形成)峰，实施例1的c线谱图明显信噪比提升，可以清楚的观察到所有谱峰，具有极高解析度。实施例2：本实施例与实施1的区别在于步骤(2)中加入的缓冲溶液的PH为3.0。实施例3本实施例与实施1的区别在于步骤(2)中加入的缓冲溶液的PH为5.0。实施例4本实施例与实施1的区别在于步骤(2)中加入的缓冲溶液的PH为4.0。实施例5本实施例与实施1的区别在于步骤(2)中加入的缓冲溶液的PH为3.5。取实施例2、3、4和5中所合成的铝离子引导聚集的待检测溶胶，进行SERS检测，得到如图5所示的谱图，可以清楚的观察到所有谱峰，具有极高解析度。实施例6本实施例与实施例1的区别在于将铝离子聚集剂更换为钛离子聚集剂。综上，本专利技术制备了一种检测平台，可以方便的直接检测不含标记的核酸二级结构，利用碘离子作为清洗剂，除去银溶胶表面的杂质，加入铝离子可以很好的聚集碘离子“清洗”过的银纳米颗粒，产生高质量“热点”，从而实现了对各种核酸二级结构高灵敏度检测。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备碘离子修饰清洗过的银纳米颗粒溶胶；(2)在含碘离子修饰的银纳米颗粒离心管里加入待检测的DNA样品，加入PH值为3.0‑5.0的缓冲溶液，再加入铝离子或钛离子聚集剂后进行表面增强拉曼光谱检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备碘离子修饰清洗过的银纳米颗粒溶胶；(2)在含碘离子修饰的银纳米颗粒离心管里加入待检测的DNA样品，加入PH值为3.0-5.0的缓冲溶液，再加入铝离子或钛离子聚集剂后进行表面增强拉曼光谱检测。2.如权利要求1所述的基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法，其特征在于：所述的聚集剂为铝离子。3.如权利要求1所述的基于表面增强拉曼光谱检测核酸结构的方法，其特征在于：所述的酸性缓冲溶液的PH值为4.5。4.如权利要求1所述的基于表面增强拉曼光谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：国新华，李洋，韩晓霞，赵冰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22