组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
二价汞离子（Hg2+）；样品基质：Tris-HAc缓冲液、池塘水
检测原理
无Hg2+时，信号探针在溶液中呈随机卷曲状态，5'端FAM与3'端GGG距离较远，FAM荧光较强。加入Hg2+后，探针T富集区通过T–Hg2+–T错配碱基对的Hg2+介导配位折叠成双链样结构，使FAM与GGG靠近。鸟嘌呤具有电子给体性质，可通过光诱导电子转移淬灭FAM单重激发态，导致荧光强度下降。荧光变化ΔI=IF0-IF随Hg2+浓度增加而增大，ΔI^1/2与log[CHg2+]在0.5–10 μM范围内呈线性关系。该体系为均相单标记寡核苷酸检测，无需固相化或分离步骤。
检测灵敏度
LOD: 0.5 nM (amounting to 0.1 ppb)；线性范围: 0.5–10 μM；回归方程: ΔI^1/2 = 563.13 log[CHg2+] + 3731.38；相关系数: 0.9500
效应效果
该传感器对Hg2+具有较好选择性：Ca2+、Ba2+、Zn2+、Mg2+、Co2+、Cd2+、Ni2+、Mn2+、Sr2+和Cu2+（56 μM）无显著荧光变化；Pb2+、Al3+、Cr3+和Ag+引起明显荧光下降，加入0.28 mM柠檬酸后可有效掩蔽这些干扰离子，提高对Hg2+的选择性。池塘水实际样品经0.2 μm膜过滤后，以标准加入法在0.5、5和10 μM加标检测，回收率为92%–110%，平均RSD为4.3%。检测可在15 min内完成，LOD 0.5 nM低于美国环保署饮用水Hg2+限值10 nM，作者认为其灵敏度优于多数基于T–Hg2+–T配位的荧光和电化学方法，适用于环境、生物和临床检测。
传感器的构成
- 反应介质：20 mM Tris-HAc缓冲液（pH 7.4，含100 mM NaCl），提供均相反应环境
- 信号探针：单链寡核苷酸（ssDNA），序列5'FAM-CTTGTTTCTT GCTCGC TTGTTTCTTG GGG-3'，作为识别与信号转换元件
- 识别元件：探针内T富集区（T-rich region），与Hg2+形成T–Hg2+–T错配碱基对，实现特异性识别
- 信号标记物：5'端羧基荧光素（FAM），激发后发射荧光，作为荧光报告基团
- 淬灭元件：3'端鸟嘌呤段（GGG），通过光诱导电子转移淬灭FAM荧光
- 掩蔽剂：柠檬酸（citric acid，0.28 mM），选择性实验中掩蔽Pb2+、Al3+、Cr3+、Ag+等干扰离子
中文摘要
本文报道了一种用于检测二价汞离子（Hg2+）的新型荧光生物传感器，具有较高选择性和灵敏度。传感机制基于Hg2+诱导的鸟嘌呤（G）淬灭：5'端标记羧基荧光素（FAM）、3'端含鸟嘌呤段的单链信号探针，在Hg2+存在下通过T–Hg2+–T错配碱基对的Hg2+介导配位折叠为双链样结构，使3'端鸟嘌呤段靠近5'端FAM染料，通过光诱导电子转移显著淬灭荧光，导致荧光强度下降。该传感器在0.5–10 μM范围内对Hg2+呈敏感响应，检出限为0.5 nM。体系为均相检测，仅需单标记寡核苷酸，操作步骤简便，灵敏度与已有方法相当，并展现出环境、生物和临床检测的应用潜力。
英文摘要
In this work, a novel fluorescence biosensor was demonstrated for detection of Hg(2+) ions with relatively high selectivity and sensitivity. The sensing scheme was based on G-quenching induced by Hg(2+) ions. In the presence of Hg(2+) ions, the single-stranded signal probe which has carboxylfluorescein (FAM) and guanine segment at its 5' and 3' ends, respectively, folded into duplex-like structure via the Hg(2+)-mediated coordination of T-Hg(2+)-T base pairs. It brought guannine segment close to the dye and caused a remarkable decrease of fluorescence signal. The sensor showed a sensitive response to Hg(2+) ions in a concentration range from 0.5 to 10 μM, and a detection limit of 0.5 nM was given. This homogeneous system required only a single-labeled oligonucleotide, operated by concise procedures, and possessed comparable sensitivity as previous approaches. Furthermore, the sensor exhibits a great perspective for future practical applications.