本发明专利技术涉及聚合物敏感膜离子选择性电极，具体的说是一种检测DNA及以DNA为识别分子的目标物(如，抗生素)的检测方法及装置。待检测样品中含DNA、DNA衍生物或以DNA为识别分子的目标物，利用离子交换剂掺杂的聚合物膜离子选择性电极的电位传感器，通过DNA的电荷性或DNA识别分子与目标物的相互作用，使离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，进而实现对样品中DNA，DNA衍生物或以DNA为识别分子的目标物的定量/定性检测。本发明专利技术中，DNA同时作为识别元件和指示离子，应用范围宽，具有通用性；电极响应快速，操作简单，具有很好的实际应用前景。具有很好的实际应用前景。具有很好的实际应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种检测DNA及以DNA为识别分子的目标物的检测方法及装置
[0001]本专利技术涉及聚合物敏感膜离子选择性电极，具体的说是一种检测DNA及以DNA为识别分子的目标物(如，抗生素)的检测方法及装置。
技术介绍
[0002]脱氧核糖核酸(英文DeoxyriboNucleic Acid，缩写为DNA)是是脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸组成。其中碱基有4种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。DNA分子中的碱基排列多种多样，导致每个脱氧核苷酸链的性质也不相同，从而赋予DNA不同的性质。DNA在特定溶液中带有不同的电荷量，而且不同DNA的构象也不相同。作为一种离子，DNA可以在聚合物敏感膜电极上引起电位响应。
[0003]核酸适配体(Aptamer)是一种经体外筛选技术
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指数富集的配体系统进化技术(Systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX)，得到的结构化的寡核苷酸序列(RNA或DNA)，与相应的靶标分子(蛋白质，病毒，细菌，细胞，重金属离子，抗生素，小分子等)有严格的识别能力和高度的亲和力，通过共价键，氢键，范德华力，疏水作用和静电引力等与相应的靶标物进行高亲和性和强特异性结合。
[0004]目前的DNA传感器多使用光学仪器作为检测手段，然而这些方法易受复杂基质浊度和色度干扰，其次，大部分DNA传感器阵列简单的选择非专一性的传感单元，需要用到大型仪器，并且仪器结构复杂、成本较高，不适于现场快速检测。发展结构简单、成本低廉、易于小型化的DNA传感器依然是个难题。基于聚合物膜离子选择性电极的电位传感器制作简单，操作简便，响应速度快，不需昂贵仪器，适合现场快速检测。然而，由于磷酸核糖链与碱基都是水性分子，导致单链DNA亲水性强；双链的DNA由于碱基互补配对形成共轭结构，分子间作用力达到“饱和”，不再依靠水合氢键，而磷酸核糖链与水中氢键作用，形成了外侧亲水现象。强亲水性DNA分子难以直接进入聚合物敏感膜相，与聚合物膜相中的识别分子相互作用，导致现有方法难以对DNA分子直接检测。传统的聚离子选择性电极测定零电流条件下电极的电位响应，该响应过程为非平衡态过程。然而，在测定低浓度聚离子时，非平衡态的萃取过程缓慢，电极响应时间长。研究通常采用搅拌方法以提高聚离子传质速率，从而缩短响应时间、提高其检测的灵敏度。同时，传统的聚离子选择性电极难以用于对DNA、Aptamer等大物质的检测。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种检测DNA及以DNA为识别分子的目标物(如，抗生素)的检测方法及装置。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种检测DNA及以DNA为识别分子的目标物的检测方法，待检测样品中含DNA、DNA衍生物或以DNA为识别分子的目标物，利用离子交换剂掺杂的聚合物膜离子选择性电极的电位传感器，通过DNA的电荷性或DNA识别分子与目标物的相互作用，使离子交换剂掺杂的
聚合物膜电极电位变化，进而实现对样品中单链DNA，DNA衍生物或以DNA为识别分子的目标物的定量/定性检测。
[0008]所述检测采用开路电位方式检测的技术检测。
[0009]上述检测可在零电流下检测；零电流下的电位测定是将参比电极和工作电极一起插入测量池内，使用电化学外部测量装置来记录电位变化。
[0010]所述待检测物为DNA或其衍生物时，将待检测物加入至缓冲溶液中，使待检测物中DNA或其衍生物带有负电荷；而后将与待检测DNA相匹配的DNA片段加入待检测液中，使待检测物DNA电荷改变，进而使离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，从而实现对DNA，DNA衍生物的定量/定性检测；其中，缓冲液为pH 6.8
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8.0的缓冲液(例如，磷酸缓冲液、Tris
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盐酸缓冲液、磷酸氢二钠
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柠檬酸缓冲液、磷酸二氢钾
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氢氧化钠缓冲液等)；
[0011]所述待检测物以DNA为识别分子时，DNA作为识别分子和信号传导分子，与待检测液中相应靶标物相互作用，使DNA电荷以及电荷密度发生变化，进而使离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，从而实现对目标物的检测；其中，识别分子DNA加入至缓冲溶液中，缓冲液为缓冲液为pH 6.8
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8.0的缓冲液(例如，磷酸缓冲液、Tris
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盐酸缓冲液、磷酸氢二钠
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柠檬酸缓冲液、磷酸二氢钾
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氢氧化钠缓冲液等)。
[0012]所述检测DNA时与其相匹配的DNA片段或以DNA为识别分子固定在磁性材料上得到DNA功能化磁珠。
[0013]所述检测DNA时的DNA为将相同或不同种类及个数的碱基以磷酸二酯键的方式连接的DNA单链；DNA衍生物为经修饰的所述DNA或通过共价键，氢键，范德华力，疏水作用和静电引力等与目标物进行高亲和性和强特异性结合的核酸适配体，前者进一步的说是DNA功能基团被某些小分子化合物修饰后所得到的产物为DNA衍生物，其中，3'端被修饰的产物成为DNA的3'端衍生物，5'端被修饰的产物成为DNA的5'端衍生物。
[0014]所述与待检测DNA相匹配的DNA片段为与待检测DNA单链能够互补的单链DNA片段。
[0015]所述待检测物为以DNA为识别分子的目标物，将识别分子固定在磁性材料上得到DNA功能化磁珠，DNA作为识别分子和信号传导分子，与待检测液中目标物相互作用，使DNA功能化磁珠在离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，实现对待检测液中目标物的定性/定量检测。
[0016]所述磁性材料为磁性四氧化三铁颗粒、磁珠、磁性材料、金或纳米金包裹的磁性材料、特定官能团修饰的磁性材料。
[0017]所述DNA功能化磁珠中DNA或DNA衍生物与待检测样品中目标物相互作用(DNA能够与靶向分子表面的官能团相互作用)，使DNA功能化磁珠中DNA电荷以及电荷密度发生变化，在外加磁场的作用下DNA功能化磁珠上DNA有效萃取到聚合物敏感膜的量减少，引起电极电位变化，实现对待检测液中目标物的定性/定量检测。
[0018]上述将聚合物膜电极置于电化学池中，采用外加磁场控制与待检测抗生素结合前后的DNA衍生物功能化磁珠有效萃取到聚合物敏感膜相，并记录电极电位变化。依据DNA衍生物与抗生素作用前后电极电位变化，该电位传感器能够实现水溶液中抗生素的高灵敏检测。
[0019]所述作为识别分子的DNA为将相同或不同种类及个数的碱基以磷酸二酯键的方式连接的DNA单链；DNA衍生物为经修饰的所述DNA。
[0020]所述作为识别分子的DNA或DNA衍生物固定在磁珠上，具体是DNA、DNA经修饰、DNA衍生物或DNA衍生物经修饰固定在磁珠上；
[0021]例如，两端任意带有氨基和/或羧基的DNA与羧基化(或氨基化)的磁珠本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种检测DNA及以DNA为识别分子的目标物的检测方法，其特征在于：待检测样品中含DNA、DNA衍生物或以DNA为识别分子的目标物，利用离子交换剂掺杂的聚合物膜离子选择性电极的电位传感器，通过DNA的电荷性或DNA识别分子与目标物的相互作用，使离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，进而实现对样品中DNA，DNA衍生物或以DNA为识别分子的目标物的定量/定性检测。2.按权利要求1所述的DNA及以DNA为识别分子的目标物的检测方法，其特征在于：所述待检测物为DNA或其衍生物时，将待检测物加入至缓冲溶液中，使待检测物中DNA或其衍生物带有负电荷；而后将与待检测DNA相匹配的DNA片段加入待检测液中，使待检测物DNA电荷改变，进而使离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，从而实现对DNA，DNA衍生物的定量/定性检测；其中，缓冲液为pH 6.8
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8.0的缓冲液；所述待检测物以DNA为识别分子时，DNA作为识别分子和信号传导分子，与待检测液中相应靶标物相互作用，使DNA电荷以及电荷密度发生变化，进而使离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，从而实现对目标物的检测；其中，识别分子DNA加入至缓冲溶液中，缓冲液为缓冲液为pH 6.8
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8.0的缓冲液。3.按权利要求2所述的DNA及以DNA为识别分子的目标物的检测方法，其特征在于：所述检测DNA时与其相匹配的DNA片段或以DNA为识别分子固定磁性材料上得到DNA功能化磁珠。4.按权利要求3所述的DNA及以DNA为识别分子的目标物的检测方法，其特征在于：所述待检测物为以DNA为识别分子的目标物，将识别分子固定在磁性材料上得到DNA功能化磁珠，DNA作为识别分子和信号传导分子，与待检测液中目标物相互作用，使DNA功能化磁珠在离子交换剂掺杂的聚合物膜电极电位变化，实现对待检测液中目标物的定性/定量检测。5.按权利要求4所述的DNA及以DNA为识别分子的目标物的检测方法，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁家旺，牟俊松，秦伟，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：
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