Lateral flow nucleic acid biosensor for Cu2+ detection in aqueous solution with high sensitivity and selectivity.

侧流层析试纸条

铜离子（Cu2+）；样品基质为水溶液（超纯水配制，可对应饮用水）

该传感器以Cu2+依赖DNA切割DNAzyme为识别与催化元件。Cu2+与DNAzyme结合后，催化48 nt底物在特定鸟嘌呤位点发生不可逆切割，释放3'端片段；Cu2+浓度越高，切割片段生成量越多。切割片段与结合垫上Au-NP偶联的DNA探针1杂交，形成金标复合物并随层析液迁移。到达检测区后，片段3'端与固定化的DNA探针2杂交，将Au-NP捕获在检测区，形成红色条带；无Cu2+时底物不切割，检测区无带。过量金标复合物继续迁移至质控区，与DNA探针3杂交形成质控红带。Au-NP聚集产生比色信号，信号强度随Cu2+浓度增加而增强，可用肉眼观察或手持条带读取器测定光密度/峰面积实现定量。

LOD: 10 nM；LOD: 5 nM (S/N = 3)；动态范围: up to 100 μM

在20 μM干扰离子测试中，除Pb2+和Co2+出现弱响应外，Hg2+、Mn2+、Cd2+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、Ba2+、Ca2+、Ni2+等均未在检测区产生红带，表明对Cu2+具有高选择性。室温保存一个月后，20 μM Cu2+信号下降小于10%，检测限仍为10 nM，显示良好货架稳定性。与荧光DNAzyme催化信标传感器（35 nM）相比，本方法灵敏度相当或更高，并优于此前比色传感器；20 min内完成检测，无需昂贵仪器和专业技术人员。作者认为该LFNAB结合手持条带读取器适合现场定量检测，可用于诊断设施有限的偏远地区。

铜是多种酶和蛋白质的必需辅因子，但过量摄入可致胃肠不适、肝肾损伤及认知障碍，美国环保署规定饮用水中铜离子最大污染浓度为20 μM。传统ICP、原子吸收等方法依赖昂贵仪器和专业技术人员。本文报道一种基于铜依赖DNA切割DNAzyme和金纳米颗粒（Au-NP）的侧流核酸生物传感器（LFNAB），用于水溶液中Cu2+的视觉检测。作者设计48 nt底物，在Cu2+存在下于特定鸟嘌呤位点发生不可逆切割，释放3'端片段。试纸条由样品垫、结合垫、硝酸纤维素膜和吸收垫组成；结合垫上固定5'-巯基修饰15-mer DNA探针1偶联的15 nm Au-NP，检测区通过链霉亲和素-生物素固定3'-生物素修饰DNA探针2，质控区固定DNA探针3。切割片段与DNA探针1杂交后迁移至检测区并被DNA探针2捕获，形成红色条带；无Cu2+时检测区无带，质控区显色。手持条带读取器可定量。该传感器检测限为10 nM，动态范围可达100 μM，对多种金属离子具有良好选择性，室温保存一个月性能稳定。