基于DNA双链电荷转移的Hg2+电化学生物传感器的研究

基于DNA双链电荷转移原理,利用胸腺嘧啶(thymine)与Hg2的特异性识别和计时电量法构建了一种高灵敏检测水溶液中Hg2的电化学生物传感器.该传感器将含有1个T-T碱基错配对的DNA互补双链通过Au-S键自组装在金电极表面,运用计时电量法在含有亚甲基蓝的铁氰化钾溶液中进行测定.T-T错配阻断了DNA双链内部电荷转移,而Hg2通过T-Hg2-T配位作用与双链DNA特异性结合并形成DNA双链内部电荷转移通路,引起电极表面计时电量的变化.计时电量测定结果显示:在亚甲基蓝的还原峰电位(-380mV)附近,计时电量随着溶液中的Hg2+浓度的增大而增加,Hg2+浓度在1.0 nmol/L～ 104 nmol/L范围内,计时电量的变化量与Hg2浓度的对数呈良好的线性关系,线性相关系数(R2)为0.997,检测限为0.5 nmol/L(S/N=3).干扰实验表明,该传感器对Hg2具有良好的特异性和选择性.     

纳米材料在DNA电化学生物传感器中的应用

对金属纳米材料、氧化物纳米粒子、碳纳米管、复合纳米粒子等在DNA电化学生物传感器中的应用进行了综述。     

Hg2+胁迫对小麦幼苗POD、CAT和SOD同工酶的影响（英文）

[Objective] This work was aimed to explore the mechanism of Hg2+ toxicity on plants.[Method]Activities of peroxidase(POD),catalase(CAT)and superoxide dismutase(SOD)were investigated in wheat(Triticum aestivum L.)seedlings under Hg2+ stress at different concentrations.[Result]① There were no obvious effects on the growth of seedlings when the concentration of Hg2+ was lower than 0.10 mmol/L.However,toxic effects on the growth of seedling were observed when the concentration of Hg2+ was higher than 0.10 mmol/L.② Different tissues showed different resistant ability in response to Hg2+ stress.The leaves and roots of wheat seedlings were more insensitive to Hg2+ toxicity.③ CAT was more sensitive to Hg2+ stress compared to POD and SOD.[Conclusion]The toxic effect was related to the concentration of Hg2+(0.10 mmol/L).The higher concentration of Hg2+ could affect the expression of POD,CAT,and SOD isozymes in the leaves,roots of wheat seedlings and germinated seeds,which further affect the normal metabolism of membrane lipid and inhibit the growth of wheat seedlings at last.     

D-甘露糖电化学阻抗生物传感器的研究

糖类的研究已经成为生物及化学领域一个新的热点。凝集素与糖类之间的作用是生命活动中一个重要的部分。试验设计了一种比较简单的D-甘露糖电化学阻抗传感器,以刀豆凝集素为分子识别物质,共价键合法将刀豆凝集素固定到金圆盘电极的表面,用电化学阻抗法进行检测。结果表明,以[Fe(CN)6]3-/4-氧化还原电对作为探针,电子转移阻抗变化值与D-甘露糖的浓度之间呈现良好的线性关系。     

电化学传感器的研究与发展

电化学生物传感器生物传感器是在生物学、医学、电化学、光学、热学及电子技术等多种学科相互渗透中成长起来的一门新学科,是在科学与技术综合化发展进程中产生的交叉学科,电化学生物传感器在各个领域得到了广泛应用,有利于经济与社会的可持续发展。     

可用于食品安全检测的电化学核酸传感器研究初探

[目的]研究电化学生物传感器在食品安全检测的应用,构建电化学DNA生物传感器。[方法]在氧化铟锡电极上引入环氧硅烷化试剂,与氨基化寡核苷酸反应,共价固定核酸探针,用电化学方法和X射线光电子能谱（XPS）进行表征。[结果]5mmol／L铁氰化钾K、Fe（CN）6和50μmol／L三联吡啶钌Ru（bpy）3^2＋溶液的电化学循环伏安法扫描表明氧化铟锡（ITO）电极成功修饰。0．5cm^2电极上铺展10μl 0．5μmol／L寡核苷酸,固定总量为4μmol,固定产率为8％。XPS验证了电化学试验结果,Si2p和Nls特征峰强度分别增加了38．89％、16．67％。[结论]共价固定得到的DNA传感器基底表面,可以提高探针的牢固度及耐用性,稳定性好,具灵活性,杂交活性高,易于再生。能被广泛用作环境监测、食品分析的生物传感器基底电极。     

波吉卵囊藻对Cu2+、Zn2+耐受力和吸附作用的研究

研究了波吉卵囊藻(Oocystis borgei)对Cu2+和Zn2+的耐受力、吸附率和吸附量的作用规律。结果表明:Cu2+和Zn2+对波吉卵囊藻的生长和叶绿素a含量影响显著(P<0.05)。Cu2+和Zn2+含量的升高,对波吉卵囊藻生长的抑制增大,使叶绿素a含量下降;当Cu2+和Zn2+的含量分别小于0.001 mg/L和0.010 mg/L时,对波吉卵囊藻的生长和叶绿素a含量增加有一定的促进作用;Cu2+和Zn2+对波吉卵囊藻生长的96h-EC50分别为0.229 mg/L和17.390 mg/L。Cu2+含量为1.000mg/L和Zn2+含量为50.000 mg/L的组合,对波吉卵囊藻生长的抑制率为103.881%。Cu2+对波吉卵囊藻的毒性大于Zn2+。波吉卵囊藻对Cu2+和Zn2+有较好的吸附效果,当藻细胞含量为2.291×108ind/L时,对Zn2+的吸附率为81.444%;含量为2.891×108ind/L时,对Cu2+的吸附率为52.521%;吸附量分别为9.469 mg/g(5.208×10-9mg/ind)和2.914 mg/g(1.603×10-9mg/ind),对波吉卵囊藻不会产生明显毒性。     

Ca2+对Pb2+胁迫下板蓝根种子萌发及幼苗生理特性的影响

为探讨Ca2+缓解Pb2+胁迫的机制,采用培养皿发芽法,研究Pb2+(0、100、500mg/L)胁迫下不同质量浓度的Ca2+(0、80、160、320mg/L)对板蓝根种子萌发及幼苗POD、SOD活性及蛋白质质量分数的影响。结果表明,低质量浓度的Ca2+(80、160mg/L)可缓解Pb2+毒害,显著提高板蓝根种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数,促进蛋白质质量分数的增加,提高SOD、POD活性,且Ca2+80mg/L缓解效果最好,缓解能力随Pb2+质量浓度的升高有所下降;高质量浓度的Ca2+(320mg/L)与Pb2+作用,反而抑制板蓝根种子的萌发,幼苗的POD、SOD活性及蛋白质质量分数下降。低质量浓度Ca2+可以显著提高板蓝根的抗性,对Pb2+毒害起缓解作用,高质量浓度的Ca2+与Pb2+对板蓝根起协同毒害作用。     

水杨酸与DNA相互作用的电化学研究

采用紫外光谱法和电化学法研究了水杨酸(SA)与鲱鱼精DNA的相互作用。紫外吸收光谱法结果表明,SA与DNA的相互作用为嵌插方式。在pH 5.8的NaH2PO4-Na2HPO4缓冲液中对SA进行循环伏安扫描,SA在玻碳电极上于1.070 V(Ag/AgCl参比电极)有1个阳极氧化峰,随着DNA的加入,氧化峰电流降低,峰电位正移,进一步表明SA嵌插到DNA分子的双螺旋结构中,二者相互作用生成了一种非电活性的超分子复合物。通过电化学方法可计算出SA与DNA复合物的结合比为3∶1,结合常数β为2.53×1012。     

6-丁基吲哚并咔唑荧光探针的合成及对Hg2+响应性能研究

以吲哚为原料合成了一种溶解性良好的新型6-丁基吲哚并咔唑(ICZ-C₄)荧光探针,用于汞离子检测。通过核磁共振氢谱(¹H NMR)方法对ICZ-C₄结构进行表征,并利用荧光光谱法研究探针ICZ-C₄对Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Al³⁺、Hg²⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺的响应性和抗干扰性,发现探针ICZ-C₄在V(四氢呋喃)∶V(水)=3∶2混合溶剂中对Hg²⁺具有较好的选择性,其检出限为8.36×10^-5 mol/L,该探针在环境检测领域中具有潜在的应用价值。     

Hg~(2+)、Pb~(2+)对野生型绿豆种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

为了解重金属污染对野生型绿豆和栽培型绿豆的不同影响,采用水培方法,以去离子水培养为对照(CK),研究了重金属离子Hg2+、Pb2+、(Hg2++Pb2+)污染对野生型绿豆E和栽培型绿豆P种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响。结果表明:Hg2+、Pb2+和(Hg2++Pb2+)污染均能抑制绿豆种子的萌发和幼苗的生长,伤害程度为(Hg2++Pb2+)>Hg2+>Pb2+,其中(Hg2++Pb2+)质量浓度为(2.0+100)mg/L时,品种P的发芽率、幼苗苗高和根长分别比其CK降低25.8%、48.1%和79.7%,品种E分别比其CK降低22.4%、44.7%、70.0%;一定质量浓度的Hg2+、Pb2+、(Hg2++Pb2+)污染下,绿豆叶片内的抗氧化酶活性提高,其中(Hg2++Pb2+)质量浓度为(2.0+100)mg/L时,品种P叶片内SOD、POD、CAT的活性比其CK分别增加了113.7%、304%、254%,品种E叶片内SOD、POD、CAT的活性比其CK分别增加了131.0%、333%和278%。可见,Hg2+、Pb2+、(Hg2++Pb2+)胁迫下野生绿豆E品种的萌发能力、幼苗生长及其抗氧化能力均高于栽培绿豆P品种。     

Cu~(2+)、Hg~(2+)及其混合胁迫对阿根廷蜈蚣草生理的影响

为寻求水环境中重金属监测的指示植物应用于生产,通过离子溶液浸泡试验,研究Cu~(2+)、Hg~(2+)及其混合胁迫对高等水生沉水植物阿根廷蜈蚣草可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和MDA(丙二醛)含量、CAT(过氧化氢酶)活性等生理生化指标的影响。结果表明:1)可溶性蛋白质和可溶性糖含量随胁迫强度的增加而持续下降,当Cu~(2+)、Cu~(2+)+Hg~(2+)混合处理浓度≤1 mg/L时,可溶性蛋白质含量上升;2)MDA含量与受胁迫强度呈正相关关系;3)在胁迫处理24h内,CAT活性逐渐升高,而后随时间延长活性下降,直至出现抑制现象;4)同浓度处理对阿根廷蜈蚣草生理胁迫强度为Cu~(2+)Hg~(2+)Cu~(2+)+Hg~(2+)。     

Cu2+、Cd2+、Hg2+对玉米幼苗生长和抗氧化酶活性的影响

【目的】研究必需元素Cu²⁺和非必需元素Cd²⁺、Hg²⁺对玉米幼苗生长及抗氧化酶活性的影响,探讨玉米抵抗重金属毒害的机理。【方法】用自来水(CK)及高(1 mmol/L)、中(0.5 mmol/L)、低(0.25 mmol/L) 3个浓度的重金属离子Cu²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺溶液滴灌玉米幼苗,处理3 d后测定玉米幼苗根长和叶长、可溶性蛋白和叶绿素含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性,并对根系和叶片中POD同工酶表达的变化进行电泳分析。【结果】与CK相比,3种重金属离子明显抑制玉米幼苗生长,提高根系和叶片中可溶性蛋白含量,对叶绿素含量的影响与其浓度有关。Cu²⁺对玉米根系中SOD活性无明显影响,Cd²⁺和Hg²⁺明显降低了根系中SOD活性。Cu²⁺使玉米幼苗根系中POD活性增强;低浓度Cd²⁺和Hg²⁺使玉米根系中POD活性增强,中、高浓度Cd²⁺和Hg²⁺则使玉米根系中POD活性减弱。重金属对根系中POD同工酶的影响表现为：Cu²⁺无明显影响,Cd²⁺减弱了Rb1和Rb2的表达,Hg²⁺则抑制了Rb1的表达,增强了Rb2的表达,且低浓度Hg²⁺诱导出了Rb3。重金属对叶片中POD同工酶的影响表现为：随着处理浓度的增大,Lb5表达增强,其中Cd²⁺的诱导效果最强;与CK 及Cu²⁺ 和Cd²⁺相比,Hg²⁺完全抑制了Lb6的表达。【结论】Cu²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺对玉米生长及SOD和POD活性的影响,与重金属种类和浓度有关,并存在器官特异性。重金属中必需元素和非必需元素都会影响POD同工酶的表达,但作用机理不同。     

Ca2+和Sr2+联合处理对油菜抗氧化酶活性的影响

[目的]为了了解环境介质中同时存在Ca2+和Sr2+2种离子时油菜幼苗的抗氧化酶活性的变化。[方法]在石英砂和Hoagland营养液培养体系中,用浓度为0、10、20和40 mmol/L SrCl2及浓度为0、5和10 mmol/L Ca(NO3)2处理3叶龄油菜幼苗。在处理0、7、14和21 d后,分别取样测定POD、CAT和SOD的活性。[结果]在相同的Sr2+浓度下,随着Ca2+浓度的增加,POD活性增加,Ca2+明显缓解Sr2+对油菜幼苗的毒害作用。[结论]该研究从抗氧化角度初步阐明油菜具有较高富集Sr2+能力的机理,为利用油菜对锶污染环境进行植物修复提供理论依据。     

蓖麻秸秆对铅、汞、镍和镉的吸附特征

以蓖麻秸秆粉末为吸附剂,采用批量平衡法,研究固液比、pH、重金属离子初始质量浓度对蓖麻秸秆粉末吸附Pb,Hg,Cd和Ni离子的影响,探讨蓖麻秸秆粉末对4种重金属离子的等温吸附和吸附动力学特征。结果表明:Langmuir、Freundlich和Temkin模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Pb的吸附,Langmuir和Temkin模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Hg和Cd的吸附,Langmuir模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Ni的吸附;蓖麻秸秆粉末对4种重金属离子的最大吸附量分别是209.60、129.41、62.78和25.86mg/g;准一级动力学、准二级动力学和叶洛维奇方程能很好地描述蓖麻秸秆粉末对Pb,Hg,Cd和Ni离子的吸附过程。蓖麻秸秆粉末可用于处理多种重金属离子污染的废水。     

基于脱氧核酶-等温级联放大耦合的传感体系高灵敏检测水样中铅离子

我们结合等温直链替代反应（SDA）和指数扩增（EXPAR）设计了一种非标记、高灵敏的Pb2+荧光生物传感体系。在 Pb2+存在情况下,底物链被活化的GR-5 DNAzyme快速切割释放引物1。引物1与模板1杂交,并被DNA聚合酶（BSM）延伸形成带限制性内切酶（Nt.BbvCI）的识别序列的双链核苷酸。BSM从Nt.BbvCI切割产生的切口再次延伸形成双链核苷酸,并释放信号G4-DNA片段。G4-DNA片段同时又可以作为模板2的引物,启动指数放大过程,从而释放更多的信号G4-DNA片段。最后,扩增产物G4-DNA与原卟啉锌(ZnPPIX)相互结合从而产生强烈的荧光信号。我们详细优化了多种因素对检测体系的影响,在最优实验条件下,此方法对Pb2+的线性检测范围为 0.1~50 nM,检出限为0.03 nM（S/N=3）,回归方程为 y=288.7x+744.7(y为荧光强度,x为Pb2+浓度)。干扰实验表明,该传感器对Pb2+具有良好的特异性和选择性。该传感体系成功应用于环境水体中 Pb2+含量检测,加标回收率为 94.0%～103.0%。本方法操作简单、选择性好、灵敏度高、有较强的抗干扰性能,可用于环境水样中Pb2+的高灵敏检测。     

活性炭负载壳聚糖吸附Hg2+的研究

将脱乙酰度94.2％的壳聚糖溶解于0.5％醋酸溶液中,配制成0.5％的壳聚糖溶液,然后按照壳聚糖与活性炭质量比1∶50使壳聚糖负载在活性炭上,制成固体复合吸附剂,用于去除污水中汞离子(Hg2+).试验表明,水中Hg2+含量100 mg/L、pH 3.7、吸附时间25 min、吸附剂用量为2.5 g/L时,水样中Hg2+的去除率为99.56％,与只用活性炭吸附相比提高了17.22个百分点.