曾令文：核酸生物傳感器在重金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用

2015年6月17日，“第四屆中國(guó)食品與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)國(guó)際論壇暨展覽會(huì)”在北京國(guó)家會(huì)議中心開(kāi)幕。此次會(huì)議特別設(shè)置了“食品與農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素和其他有害物質(zhì)檢測(cè)”、“食品與農(nóng)產(chǎn)品安全微生物檢測(cè)”、“飲用水安全檢測(cè)”等九個(gè)專題。大會(huì)第二天，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院曾令文研究員在“食品與農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素和其他有害物質(zhì)檢測(cè)”專題中做了題為“核酸生物傳感器在重金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用”的報(bào)告。

專題現(xiàn)場(chǎng)

中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院 曾令文研究員

　　在報(bào)告中，曾令文首先介紹了重金屬污染的危害、污染源和污染特點(diǎn)。他說(shuō)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，食品污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，重金屬是最主要的污染物質(zhì)之一，會(huì)通過(guò)食物鏈的富集最終殘留在人體內(nèi)，對(duì)人體的組織器官構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。重金屬污染源主要有工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染、生活污染和環(huán)境事故污染等。具有不可逆轉(zhuǎn)性、生物積累性、難以降解、生物催化以后毒性會(huì)轉(zhuǎn)變等特點(diǎn)。

　　同時(shí)曾令文提到，與其他國(guó)家相比，我國(guó)重金屬污染相對(duì)比較嚴(yán)重。大氣、土壤、水體都存在重金屬污染的現(xiàn)象，污染一旦產(chǎn)生，面積會(huì)不斷擴(kuò)大。

　　其次，曾令文在報(bào)告中詳細(xì)介紹了目前重金屬的檢測(cè)方法。據(jù)他介紹，傳統(tǒng)重金屬檢測(cè)方法主要有光譜法、電化學(xué)法和基于顯色螯合劑的方法等。光譜法主要包括原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法和分光光度法等方法。光譜法和電化學(xué)法需要借助相關(guān)的儀器進(jìn)行檢測(cè)，具有靈敏度高、特異性好等優(yōu)點(diǎn)。但是樣品處理繁瑣、檢測(cè)成本和技術(shù)要求較高，不利于基層單位使用。而基于顯色螯合劑的方法具有簡(jiǎn)便快速、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是靈敏度不足、其他離子會(huì)干擾檢測(cè)的特異性。

　　為了解決傳統(tǒng)方法在檢測(cè)重金屬污染中面臨的問(wèn)題，在曾令文的帶領(lǐng)下，課題組研制了兩種新型生物傳感器，基于核酸酶(DNAzyme)的傳感器和基于熒光銅納米顆粒的熒光傳感器，并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法的可行性和靈敏度。據(jù)他介紹，兩種方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、快速、檢測(cè)成本較低;降低對(duì)儀器的依賴，肉眼即可觀察結(jié)果;適合在基層實(shí)驗(yàn)室或野外使用等。

　　在介紹基于核酸酶(DNAzyme)的傳感器在重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用時(shí)，曾令文說(shuō)，該方法在檢測(cè)重金屬離子時(shí)主要有兩種方法，試紙條法和熒光法。

　　試紙條法中主要制備了Pb²⁺和Cu²⁺特異性的DNAzyme檢測(cè)試紙條，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于Pb²⁺來(lái)說(shuō)，該方法檢測(cè)限可以達(dá)到10pM，線性范圍為10pM-100nM，特異性非常好，不受其他離子干擾，用湖水做回收率分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果可達(dá)88%-106%。對(duì)于Cu²⁺來(lái)說(shuō)，該方法檢測(cè)限可以達(dá)到10nM，特異性分析實(shí)驗(yàn)中，銅離子為0.3μM，其他離子為3μM。

　　熒光法中，主要制備了銅離子檢測(cè)的熒光傳感器和基于比色法檢測(cè)銅離子的傳感器，銅離子檢測(cè)的熒光傳感器的靈敏度可達(dá)12.8pM，線性范圍是20pM-1μM，特異性分析實(shí)驗(yàn)中，銅離子為1μM，其他離子為10μM?；诒壬z測(cè)銅離子的傳感器，靈敏度可達(dá)240nM，線性范圍是0.4μM-100μM，特異性分析實(shí)驗(yàn)中，銅離子為10μM，其他離子為100μM。

　　在介紹基于熒光銅納米顆粒的熒光傳感器在重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用時(shí)，曾令文談道，用該方法檢測(cè)鉛離子，靈敏度為5nM，線性范圍為5-100nM，選擇性分析實(shí)驗(yàn)中，鉛離子為0.3μM，其他各離子為3μM。

　　最后，曾令文總結(jié)了基于核酸酶(DNAzyme)的傳感器和基于熒光銅納米顆粒的熒光傳感器在進(jìn)行重金屬檢測(cè)中的優(yōu)點(diǎn)，并展望了兩種方法在未來(lái)重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用前景。