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基于DNA比色逻辑门的食品中重金属离子和环境激素检测方法研究

【摘要】:DNA由于其强大信号储藏能力而被应用于分子逻辑门的设计,并有望解决制约电子计算机发展的瓶颈问题,同时,DNA所具有的独特分子识别和生物特性使得DNA逻辑门在生物传感领域广受青睐。本文将DNA生物学特性,纳米金表面等离子体光学特性与适配子技术巧妙的结合到一起,构建了一系列具有不同功能的DNA逻辑门,并将所构建的简单基本逻辑门成功的组合到一起,实现了对汞离子(Hg~(2+)),银离子(Ag~+)和双酚A(BPA),双酚S(BPS)的同时快速可视化检测。主要研究内容和结论如下:1.构建了基于纳米金比色分析的DNA组合逻辑门,并将之成功应用于重金属离子Hg~(2+)、Ag~+的同时检测。首次发现了半互补DNA对纳米金的保护作用,并利用不同结构的DNA对纳米金保护作用的不同构建了AND、OR、INHIBT1、INHIBIT2四个基本逻辑门,并通过对基本逻辑门的并联组合实现了Hg~(2+)、Ag~+的同时定性、定量检测。该方法对Hg~(2+)的检测线性范围为2μM~40μM,最低检出限为2.0μM;对Ag~+的检测线性范围为2μM~8μM,最低检出限为0.4μM。DNA组合逻辑门的构建和其在重金属离子多重检测中的成功应用对未来DNA分子计算机的发展和其在分析检测领域的应用具有非常重要的潜在价值。2.发现了BPA适配子对BPS的识别作用,构建了以BPA、BPS为输入信号的OR逻辑门。提出了简单、经济的BPA、BPS分离提取方法,以提取方法为输入信号构建了更为复杂的串联DNA逻辑门,实现了BPA、BPS的快速可视化检测。本方法对BPA、BPS的检出限分别是1.5 ng/mL和1.3 ng/mL,其中对BPA的检出限已经达到包括中国、美国在内的很多国家的国家标准的要求。同时该方法也成功应用于塑料瓶实际样品的检测,并且得到了在95.4%~106.8%的回收率,表明该方法有较好的准确度和可靠性。

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