本發(fā)明涉及一種三聚氰胺的檢測(cè)方法,尤其是涉及一種基于連接量子點(diǎn)和膠體金的Y型DNA結(jié)構(gòu)快速檢測(cè)三聚氰胺的方法。
背景技術(shù):
2008年9月,我國爆發(fā)了三鹿嬰幼兒奶粉污染事件,導(dǎo)致食用受污染奶粉的嬰幼兒患上腎結(jié)石,原因是奶粉中摻雜了三聚氰胺,隨后液態(tài)奶、奶糖、雪糕等制品中相繼檢測(cè)出三聚氰胺,這次的食品安全事故引起了人們對(duì)于食品安全的極大恐慌,國家質(zhì)檢總局緊急在全國開展嬰幼兒奶粉中三聚氰胺含量的專項(xiàng)檢查,對(duì)其余109家乳品企業(yè)進(jìn)行了排查。結(jié)果顯示,有22家嬰幼兒奶粉生產(chǎn)企業(yè)的69批次產(chǎn)品檢出了含有不同程度的三聚氰胺。時(shí)隔6年,2014年8月廣東省潮州市含三聚氰胺的酸奶片事件又一次轟動(dòng)全國。為了促進(jìn)奶業(yè)健康、有序、可持續(xù)發(fā)展,保障人類身體健康,必須加大對(duì)食品中三聚氰胺的監(jiān)測(cè)力度。
三聚氰胺(2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪,Melamine,英文縮寫為 Mel),俗稱密胺、蛋白精,是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物,其分子式為C3H6N6,簡稱三胺。它是重要的氮雜環(huán)有機(jī)化工原料,主要用作生產(chǎn)三聚氰胺甲醛樹脂,還可作為甲醛清潔劑、減水劑、阻燃劑等。目前國際上通常采用凱氏定氮法測(cè)定食品中粗蛋白質(zhì)的含量,即以氮元素的含量乘以6.25計(jì)算出蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)的含氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.6%,而三聚氰胺的含氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)66.6%,因此一些不法商家利用此原料,提高食品中的“蛋白質(zhì)含量”。根據(jù)新的牛奶國家標(biāo)準(zhǔn)(GB-2010)可知,蛋白質(zhì)的含量應(yīng)不低于2.8%。由于每1 kg牛奶中添加0.1 g三聚氰胺,就能提高0.4%的蛋白質(zhì)含量,而且用全氮測(cè)定法檢測(cè)蛋白質(zhì)含量時(shí)根本不會(huì)區(qū)分這種偽蛋白氮,因此許多不法商家為了使牛奶中所含蛋白質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),就會(huì)非法添加三聚氰胺。三聚氰胺不能被人體代謝,嚴(yán)重?fù)p害了消費(fèi)者的健康和利益,尤其是兒童,服用三聚氰胺超標(biāo)的食品,會(huì)導(dǎo)致腎結(jié)石,更嚴(yán)重的會(huì)造成生殖系統(tǒng)的損害,如膀胱結(jié)石,并可進(jìn)一步誘發(fā)膀胱癌。食物及藥物管理局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:三聚氰胺每日可容忍攝入量為0.63 mg/(kg·bw),這對(duì)三聚氰胺的檢測(cè)提出了新要求。因此,急需一種快速、簡便,并能達(dá)到更高準(zhǔn)確度和靈敏度的檢測(cè)三聚氰胺的方法。
三聚氰胺的傳統(tǒng)檢測(cè)方法有重量法、升華法等,這些方法只能實(shí)現(xiàn)食品中三聚氰胺原料的檢測(cè);近幾年發(fā)展起來的方法有高效液相色譜法(HPLC)、氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)、高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS),這些方法通常需要昂貴的儀器和高素質(zhì)的檢驗(yàn)人員,而且檢測(cè)成本較高,會(huì)浪費(fèi)大量人力、物力,這些因素限制了大型儀器檢測(cè)方法的大面積推廣和批量檢測(cè),不適用于消費(fèi)者對(duì)蛋白食品的快速篩選和診斷,也不適合快速檢測(cè)。此外,一些快速檢測(cè)三聚氰胺的方法也被建立,主要有拉曼光譜法、酶聯(lián)免疫法,其中酶聯(lián)免疫法是一種靈敏度高、特異性強(qiáng)、重復(fù)性好的檢測(cè)方法,操作簡便,被廣泛應(yīng)用于食品中三聚氰胺殘留的檢測(cè)。但是也存在一些缺陷,主要是受到抗體的一些性質(zhì)的限制,比如抗體的制備依賴于細(xì)胞或活體,其制備麻煩、成本較高、靶目標(biāo)范圍較窄,這使得免疫分析法應(yīng)用范圍較小,同時(shí),抗體因其生產(chǎn)制備工藝易產(chǎn)生批次差異,而且其保存、應(yīng)用條件相對(duì)苛刻,這些不穩(wěn)定的因素也影響著酶聯(lián)免疫分析法檢測(cè)的精確性。近年來出現(xiàn)的核酸適配體在很大程度上彌補(bǔ)了以上不足。核酸適配體(aptamer)作為一段人工設(shè)計(jì)的寡核苷酸序列,擁有和抗體一樣高特異性識(shí)別靶目標(biāo)物的能力。它作為一類新型識(shí)別分子探針,具有特異性高、親和力強(qiáng)、易于生產(chǎn)和保存等一系列優(yōu)越特性,已被認(rèn)可為“化學(xué)抗體”,在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。同時(shí)伴隨納米技術(shù)的不斷發(fā)展,多種多樣的功能化納米材料作為新型信號(hào)標(biāo)記物不斷涌現(xiàn),在食品檢測(cè)領(lǐng)域中引起了廣泛的關(guān)注。其中,量子點(diǎn)(quantum dots,QDs)是一種熒光半導(dǎo)體納米晶體,具有高熒光發(fā)射、寬的斯托克斯位移、熒光穩(wěn)定性強(qiáng)、生物相容性好、易修飾等優(yōu)點(diǎn),為發(fā)展具有新型信號(hào)放大效應(yīng)的食品檢測(cè)方法提供了契機(jī)。
在核酸適配體熒光探針的設(shè)計(jì)中,量子點(diǎn)一般會(huì)與有機(jī)淬滅劑或染料分子聯(lián)用,通過適配體與目標(biāo)物結(jié)合后,所引起的核酸結(jié)構(gòu)改變來影響它們之間的能量轉(zhuǎn)移過程,從而實(shí)現(xiàn)熒光信號(hào)的輸出。目前,利用膠體金(gold nanoparticles,AuNPs)比色法檢測(cè)三聚氰胺的報(bào)道已經(jīng)很多,比色方法與單純依靠儀器檢測(cè)的傳統(tǒng)方法相比,其最大的優(yōu)勢(shì)是可以不需要借助儀器,只需要肉眼判斷即可判定三聚氰胺的存在,或者采用常用的分光光度計(jì)即可進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。因此與傳統(tǒng)方法相比,以膠體金為基礎(chǔ)檢測(cè)三聚氰胺的比色方法具有省時(shí)省力便于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn),但是膠體金比色法的缺點(diǎn)也比較明顯。比色法受樣品基質(zhì)顏色干擾比較大,需要配合開發(fā)簡單方便的樣品前處理方法,減少樣品基質(zhì)的干擾。正如目前常用的膠體金試紙條一樣,比色法相對(duì)其他方法諸如熒光法而言,靈敏度偏低,對(duì)于一些低含量物質(zhì)的檢測(cè),需要考慮引入信號(hào)放大等方式進(jìn)行高靈敏的檢測(cè)。目前,國內(nèi)外還沒有公開任何關(guān)于將量子點(diǎn)與膠體金結(jié)合,再利用Y型DNA結(jié)構(gòu)對(duì)三聚氰胺進(jìn)行快速檢測(cè)的相關(guān)研究報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便快速、靈敏度高以及特異性強(qiáng)的基于連接量子點(diǎn)和膠體金的Y型DNA結(jié)構(gòu)快速檢測(cè)三聚氰胺的方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種基于連接量子點(diǎn)和膠體金的Y型DNA結(jié)構(gòu)快速檢測(cè)三聚氰胺的方法,包括以下步驟:
(1)CdSe QDs的制備
A.將390 mg硒粉和189 mg硼氫化鈉加入到4 mL超純水,將容器置于冰浴中反應(yīng)24 h,得到硒前驅(qū)體,將其避光放置于4℃冰箱中備用;
B.將570 mg 2.5水合氯化鎘完全溶解于148 mL超純水中,再加入0.5 mL巰基丙酸,用1 M氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.5,得到鎘前驅(qū)體;
C.先將制備的鎘前驅(qū)體置于三頸燒瓶中,在N2保護(hù)下,向三頸燒瓶中迅速注入制備好的硒前驅(qū)體上清液2 mL,10 min后將反應(yīng)后的溶液快速轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中,通過控制反應(yīng)溫度為180℃,反應(yīng)時(shí)間為220 min,得到粒徑為4-6 nm的CdSe QDs溶液;
(2)發(fā)夾探針兩端標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs
A.發(fā)夾探針A兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs:
將10 μL 5 μM的發(fā)夾探針A、3 μL 1mM 的三(2-羧乙基)膦(TCEP)和3 μL 1.5 M的醋酸緩沖液(AB)分別加入到潔凈的小玻璃瓶中,混勻,避光振蕩反應(yīng)1 h;然后加入200μL 膠體金溶液,混勻,振蕩反應(yīng)1 h;再加入20 μL 100 μM dATP(三磷酸脫氧腺苷)溶液,混勻,振蕩反應(yīng)1 h;再加入40 μL 0.1 M NaCl溶液,混勻,室溫反應(yīng)0.5 h,置于冰箱中4 ℃過夜;最后離心取沉淀,在沉淀中加入200 μL PBS緩沖液,混勻得到一端標(biāo)記了AuNPs的發(fā)夾探針A;分別取70 μL CdSe QDs溶液、5 μL 100 ppb的碳化二亞胺鹽酸鹽(EDC)溶液和5 μL 100 ppb的羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶液混勻,活化0.5 h后,用50 kDa的超濾離心管在13000 rpm下離心10 min,取超濾離心管中的溶液加雙蒸水至原體積,放入4 ℃冰箱備用;
再將一端標(biāo)記了AuNPs的發(fā)夾探針A與活化好的CdSe QDs溶液混勻,室溫反應(yīng)2 h,最后采用PBS緩沖液為重懸液,將混合液離心重懸,得到兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe A溶液,于4 ℃冰箱備用;
B.取發(fā)夾探針B重復(fù)上述步驟,首先在發(fā)夾探針B的一端標(biāo)記AuNPs,其次在發(fā)夾探針B的另一端標(biāo)記CdSe QDs ,得到兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe B溶液,于4 ℃冰箱備用;
(3)三聚氰胺的檢測(cè)
分別將20 μL1 μM DNA1溶液和20 μL 3 μM DNA2溶液加入到50 μL 0.01 M PBS緩沖液中混勻,室溫反應(yīng)30 min;再加入三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品(以水為空白對(duì)照),混勻,室溫反應(yīng)40 min;最后分別加入30 μL 4 μM的兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe A溶液,30 μL 4 μM的兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe B溶液和30 μL 4 μM的probe C溶液,混勻反應(yīng)90 min,通過酶標(biāo)儀測(cè)得一系列不同濃度的三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的熒光光譜圖,掃描波長從450 nm到700 nm(激發(fā)波長為395 nm),得到三聚氰胺濃度與熒光強(qiáng)度之間的定量關(guān)系,根據(jù)兩者的定量關(guān)系,確定待測(cè)樣品中三聚氰胺的含量。
采用檸檬酸鈉還原法制備膠體金溶液的具體步驟如下:將1 mL質(zhì)量濃度為0.5%的氯金酸和60 mL的雙蒸水加入到錐形瓶中加入,在加熱磁力攪拌器上加熱至沸騰,并維持1500 r/min的轉(zhuǎn)速不變,向沸騰后的溶液中迅速加入850 μL質(zhì)量濃度為1%的檸檬酸鈉溶液,溶液的顏色在2 min內(nèi)發(fā)生明顯變化,當(dāng)顏色不再變化時(shí)繼續(xù)加熱煮沸5 min,冷卻后補(bǔ)水至原體積,冷卻后體積濃縮5倍得到膠體金溶液,放入4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?,其中所用的玻璃儀器都用王水浸泡過夜,再用雙蒸水清洗,烘干備用。
所述的DNA1的堿基序列為:5' -GCA CTA CTC CCT AAC ATC TCA AGC ACC CCG ATG GCG GTC CAG TTC TAC GGT AAG CTC ATA TGC CGG ACG TAG AGA CTG GGG AG -3';
所述的DNA2的堿基序列為:5' -CTG GAC CGC CAT CGG GGT GCT TGA -3';
所述的probe A的堿基序列為:5' -SH-GCT TGA GAT GTT AGG GAG TAG TGC TCC AAT CAC AAC GCA CTA CTC CCT AAC ATC-NH2 -3';
所述的probe B的堿基序列為:5'- NH2-AGG GAG TAG TGC GTT GTG ATT GGA AAC ATC TCA AGC TCC AAT CAC AAC GCA CTA-SH-3';
所述的probe C的堿基序列為:5'-GTT GTG ATT GGA GCT TGA GAT GTT GCA CTA CTC CCT AAC ATC TCA AGC TCC AAT-3'。
發(fā)明原理:如圖1所示,采用的DNA1是含有三聚氰胺適配體的一段堿基序列,DNA2是與DNA1的部分序列互補(bǔ)的一段堿基序列。首先是含有目標(biāo)物核酸適配體的DNA1與DNA2雜交,當(dāng)目標(biāo)物不存在時(shí),DNA1與DNA2依然雜交,再加入一端標(biāo)記CdSe QDs另一端標(biāo)記AuNPs的發(fā)夾探針A和發(fā)夾探針B以及未標(biāo)記的發(fā)夾探針C,發(fā)夾探針A、B、C的發(fā)夾不會(huì)打開,同一發(fā)夾探針上的QDs與AuNPs之間的距離小于10 nm,QDs與AuNPs之間發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET),QDs的熒光被淬滅;當(dāng)目標(biāo)物存在時(shí),由于三聚氰胺與含有三聚氰胺適配體的DNA1親和力更強(qiáng),目標(biāo)物與DNA1上的適配體結(jié)合,DNA2被置換下來,再加入一端標(biāo)記QDs另一端標(biāo)記AuNPs的發(fā)夾探針A和發(fā)夾探針B以及未標(biāo)記的發(fā)夾探針C,結(jié)合有目標(biāo)物的DNA1與發(fā)夾探針A的一部分序列雜交,發(fā)夾探針A的發(fā)夾打開,發(fā)夾探針A上的QDs熒光恢復(fù),發(fā)夾探針A的另一部分序列與發(fā)夾探針B的一部分序列雜交,形成Y型結(jié)構(gòu)的一端,發(fā)夾探針B上的QDs熒光恢復(fù),發(fā)夾探針B的另一部分序列與發(fā)夾探針C的一部分序列雜交,形成Y型結(jié)構(gòu)的另一端,由于發(fā)夾探針C與發(fā)夾探針A結(jié)合能力更強(qiáng),因此,發(fā)夾探針C的另一部分序列與發(fā)夾探針A雜交,形成Y型結(jié)構(gòu)的最后一端,含有目標(biāo)物的DNA1脫落下來,繼續(xù)參與下一個(gè)循環(huán),這樣就產(chǎn)生了信號(hào)放大。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明首次公開了基于連接量子點(diǎn)和膠體金的Y型DNA結(jié)構(gòu)快速檢測(cè)三聚氰胺的方法,包括膠體金和CdSe QDs的制備;在發(fā)夾探針A(發(fā)夾探針B)的兩端分別標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs,即probe A(probe B);鏈置換反應(yīng);Y型DNA結(jié)構(gòu)的形成,快速檢測(cè)三聚氰胺,首先在發(fā)夾探針A和發(fā)夾探針B的兩端分別標(biāo)記膠體金和量子點(diǎn), DNA1與DNA2在適宜條件下雜交,當(dāng)不存在三聚氰胺時(shí),由于膠體金和量子點(diǎn)之間的距離接近,發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET),量子點(diǎn)的熒光被膠體金淬滅,當(dāng)三聚氰胺存在時(shí),才會(huì)形成Y型DNA結(jié)構(gòu),膠體金和量子點(diǎn)之間的距離增大,量子點(diǎn)的熒光逐漸恢復(fù),從而建立量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度與三聚氰胺的濃度之間的關(guān)系,進(jìn)而達(dá)到檢測(cè)三聚氰胺的目的。本方法通過將量子點(diǎn)與膠體金結(jié)合,再利用Y型DNA結(jié)構(gòu)用于信號(hào)放大,具有靈敏度高、反應(yīng)時(shí)間短、操作簡便,快速,時(shí)效性強(qiáng),節(jié)省費(fèi)用,適用范圍廣。
附圖說明
圖1為基于連接量子點(diǎn)和膠體金的Y型DNA結(jié)構(gòu)對(duì)三聚氰胺的快速檢測(cè)的原理示意圖;
圖2為本發(fā)明制備的膠體金的紫外吸收光譜圖;
圖3為本發(fā)明制備的膠體金的粒度分布圖;
圖4為本發(fā)明制備的CdSe量子點(diǎn)的熒光光譜圖;
圖5為本發(fā)明制備的CdSe量子點(diǎn)的粒度分布圖;
圖6為本發(fā)明制備的probe A的表征圖;a,CdSe QDs;b,標(biāo)記了CdSe QDs點(diǎn)的發(fā)夾探針A;c,兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe A-未重懸;d,兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe A -重懸后;
圖7為實(shí)施例中不同條件下的熒光光譜圖;a, no Mel,DNA1-DNA2, probe A, B, and C; b,0.2 μM Mel, DNA1-DNA2, probe A;c;0.2 μM Mel, DNA1-DNA2, probe A and B; d,0.2 μM Mel, DNA1-DNA2, probe A, B, and C;其中probe A, B的兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs,probe C兩端未標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs;
圖8為實(shí)施例中不同濃度的三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品檢測(cè)的熒光光譜圖;
圖9為實(shí)施例中三聚氰胺的濃度與量子點(diǎn)熒光增強(qiáng)效率之間建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線;三聚氰胺的濃度依次為0.01,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3 μM;F:不同濃度的三聚氰胺的實(shí)際熒光強(qiáng)度,F(xiàn)0:對(duì)照組熒光強(qiáng)度;
圖10為實(shí)施例中三聚氰胺特異性檢測(cè)圖;橫坐標(biāo)依次為:對(duì)照(Blank),三聚氰胺(Mel),氯化鎂(MgCl2),氯化鋅(ZnCl2),氯化鈣(CaCl2),氯化鉀(KCl),葡萄糖(Glucose),蔗糖(Sucrose),乳糖(Lactose),甘氨酸(Glycine),半胱氨酸(Cysteine),賴氨酸(Lysine)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
一、具體實(shí)施例
一種基于連接量子點(diǎn)和膠體金的Y型DNA結(jié)構(gòu)快速檢測(cè)三聚氰胺的方法,其原理如圖1所示,具體包括以下步驟:
(1)膠體金溶液的制備(采用檸檬酸鈉還原法)
將1 mL質(zhì)量濃度為0.5%的氯金酸和60 mL的雙蒸水加入到錐形瓶中加入,在加熱磁力攪拌器上加熱至沸騰,并維持1500 r/min的轉(zhuǎn)速不變,向沸騰后的溶液中迅速加入850 μL質(zhì)量濃度為1%的檸檬酸鈉溶液,溶液的顏色在2 min內(nèi)發(fā)生明顯變化,當(dāng)顏色不再變化時(shí)繼續(xù)加熱煮沸5 min,冷卻后補(bǔ)水至原體積,冷卻后體積濃縮5倍得到膠體金溶液,放入4 ℃冰箱保存?zhèn)溆茫渲兴玫牟Ax器都用王水浸泡過夜,再用雙蒸水清洗,烘干備用;制備的膠體金的紫外吸收光譜圖如圖2所示,膠體金溶液的最大吸收峰為525 nm,吸收峰尖銳,沒有雜峰出現(xiàn),說明所制備膠體金粒徑均一。制備的膠體金的粒度分布圖如圖3所示,膠體金的粒徑大致分布在25-40 nm之間,滿足實(shí)驗(yàn)要求;
(2)CdSe QDs的制備
A.將390 mg硒粉和189 mg硼氫化鈉加入到4 mL超純水,將容器置于冰浴中反應(yīng)24 h,得到硒前驅(qū)體,將其避光放置于4℃冰箱中備用;
B.將570 mg 2.5水合氯化鎘完全溶解于148 mL超純水中,再加入0.5 mL巰基丙酸,用1 M氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.5,得到鎘前驅(qū)體;
C.先將制備的鎘前驅(qū)體置于三頸燒瓶中,在N2保護(hù)下,向三頸燒瓶中迅速注入制備好的硒前驅(qū)體上清液2 mL,10 min后將反應(yīng)后的溶液快速轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中,通過控制反應(yīng)溫度為180℃,反應(yīng)時(shí)間為220 min,得到粒徑為4-6 nm的CdSe QDs溶液;
制備的CdSe量子點(diǎn)的熒光光譜圖如圖4所示,對(duì)稱性好,且半峰寬窄,說明制備的量子點(diǎn)粒徑均一;制備的CdSe量子點(diǎn)的粒度分布圖如圖5所示,平均粒徑為4.85 nm,分布均勻,進(jìn)一步證明所制備的CdSe量子點(diǎn)符合實(shí)驗(yàn)要求;
(3)發(fā)夾探針兩端標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs
A.發(fā)夾探針A兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs:
將10 μL 5 μM的發(fā)夾探針A、3 μL 1mM 的三(2-羧乙基)膦(TCEP)和3 μL 1.5 M的醋酸緩沖液(AB)分別加入到潔凈的小玻璃瓶中,混勻,避光振蕩反應(yīng)1 h;然后加入200μL 膠體金溶液,混勻,振蕩反應(yīng)1 h;再加入20 μL 100 μM dATP(三磷酸脫氧腺苷)溶液,混勻,振蕩反應(yīng)1 h;再加入40 μL 0.1 M NaCl溶液,混勻,室溫反應(yīng)0.5 h,置于冰箱中4 ℃過夜;最后離心取沉淀,在沉淀中加入200 μL PBS緩沖液,混勻得到一端標(biāo)記了AuNPs的發(fā)夾探針A;分別取70 μL CdSe QDs溶液、5 μL 100 ppb的碳化二亞胺鹽酸鹽(EDC)溶液和5 μL 100 ppb的羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶液混勻,活化0.5 h后,用50 kDa的超濾離心管在13000 rpm下離心10 min,取超濾離心管中的溶液加雙蒸水至原體積,放入4 ℃冰箱備用;再將一端標(biāo)記了AuNPs的發(fā)夾探針A與活化好的CdSe QDs溶液混勻,室溫反應(yīng)2 h,最后采用PBS為重懸液,將混合液離心重懸,得到兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe A溶液,于4 ℃冰箱備用;
制備的probe A的表征圖如圖6所示;其中a,CdSe QDs;b,標(biāo)記了CdSe QDs的發(fā)夾探針A;c,兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的發(fā)夾探針A(即probe A)-未重懸;d,probe A-重懸后;由a和b可知,偶聯(lián)發(fā)夾探針A的CdSe QDs的熒光光圖譜相對(duì)于未偶聯(lián)探針的CdSe QDs發(fā)生了紅移,且熒光強(qiáng)度僅有微弱的減小;由a、c、d可知,c和d相對(duì)a發(fā)生了紅移,說明CdSe QDs標(biāo)記在發(fā)夾探針A上,由b、c和d可知,c和d的熒光強(qiáng)度相對(duì)b明顯減弱,說明AuNPs也標(biāo)記在發(fā)夾探針A上,且QDs和AuNPs之間發(fā)生了熒光共振能量轉(zhuǎn)移,證明形成兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe A;
B.取發(fā)夾探針B重復(fù)上述步驟,首先在發(fā)夾探針B的一端標(biāo)記AuNPs,其次在發(fā)夾探針B的另一端標(biāo)記CdSe QDs ,得到兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs的probe B溶液,于4 ℃冰箱備用;
(3)三聚氰胺的檢測(cè)
分別取20 μL1 μM DNA1、20 μL 3 μM DNA2于50 μL 0.01 M PBS緩沖液中混勻,室溫反應(yīng)30 min;再加入三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品(以水為空白對(duì)照),混勻,室溫反應(yīng)40 min;最后分別加入30 μL 4 μM的probe A、probe B和probe C,混勻反應(yīng)90 min,通過酶標(biāo)儀測(cè)得一系列不同濃度的三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的熒光光譜圖,掃描波長從450 nm到700 nm(激發(fā)波長為395 nm),得到三聚氰胺濃度與熒光強(qiáng)度之間的定量關(guān)系,獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次,根據(jù)兩者的定量關(guān)系,確定待測(cè)樣品中三聚氰胺的含量。
上述DNA1、DNA2、probe A、probe B、probe C的堿基序列如下所示:
DNA1:5' -GCA CTA CTC CCT AAC ATC TCA AGC ACC CCG ATG GCG GTC CAG TTC TAC GGT AAG CTC ATA TGC CGG ACG TAG AGA CTG GGG AG -3';
DNA2:5' -CTG GAC CGC CAT CGG GGT GCT TGA -3';
probe A:5' -SH-GCT TGA GAT GTT AGG GAG TAG TGC TCC AAT CAC AAC GCA CTA CTC CCT AAC ATC-NH2 -3';
probe B:5'- NH2-AGG GAG TAG TGC GTT GTG ATT GGA AAC ATC TCA AGC TCC AAT CAC AAC GCA CTA-SH-3';
probe C:5'-GTT GTG ATT GGA GCT TGA GAT GTT GCA CTA CTC CCT AAC ATC TCA AGC TCC AAT-3'。
由圖8可知,在0-0.5 μM范圍內(nèi),隨著三聚氰胺濃度的增加,量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng);由圖9可知,在0.01-0.3 μM范圍內(nèi),三聚氰胺的濃度與量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)效率有良好的線性關(guān)系,即y=0.30577x+0.06576,且R2=0.97657,檢測(cè)限為9.25 nM。
二、可行性實(shí)驗(yàn)
為了驗(yàn)證上述具體實(shí)施例所設(shè)計(jì)的檢測(cè)三聚氰胺方法的可行性,測(cè)得在不同條件下溶液的熒光光譜圖。如圖7所示,當(dāng)三聚氰胺不存在時(shí),溶液中包括DNA1-DNA2、probe A、probe B和probe C,產(chǎn)生的微弱熒光是由于加入的probe A和probe B本身產(chǎn)生的背景信號(hào),即曲線a;當(dāng)加入三聚氰胺,溶液中包括DNA1-DNA2、probe A時(shí),熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng),即曲線b,這是因?yàn)槿矍璋泛虳NA1的結(jié)合物與probe A雜交,使probe A的發(fā)夾打開,量子點(diǎn)的熒光恢復(fù);probe A和probe B都存在時(shí),熒光強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng),即曲線c;當(dāng)三聚氰胺、DNA1-DNA2、probe A、probe B和probe C都存在時(shí),量子點(diǎn)的熒光急劇增強(qiáng),即曲線d,這是因?yàn)閜robe A、probe B和probe C形成了一個(gè)循環(huán),產(chǎn)生了信號(hào)放大。
綜上所述,本發(fā)明三聚氰胺檢測(cè)方法,首先,在發(fā)夾探針A和發(fā)夾探針B的兩端相應(yīng)標(biāo)記膠體金和量子點(diǎn),由于膠體金和量子點(diǎn)之間的距離接近,發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET),量子點(diǎn)的熒光被膠體金淬滅,當(dāng)三聚氰胺以及probe A、probe B和probe C都存在時(shí)存在時(shí),NA1和三聚氰胺的結(jié)合物在適宜條件下首先與probe A雜交,形成Y型結(jié)構(gòu)的一端,再與probe B雜交形成另一端,最后由于probe A與probe C的親和力強(qiáng)于probe A與DNA1,所以probe A和probe C雜交形成Y型結(jié)構(gòu)的最后一端,膠體金和量子點(diǎn)之間的距離增大,量子點(diǎn)的熒光逐漸恢復(fù),從而建立量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度與三聚氰胺的濃度之間的關(guān)系。該方法通過將量子點(diǎn)與膠體金結(jié)合,再利用Y型DNA結(jié)構(gòu)用于信號(hào)放大, 從而大幅提高了靈敏度。其中probe A, B的兩端相應(yīng)標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs,probe C兩端未標(biāo)記AuNPs和CdSe QDs。
三、特異性試驗(yàn)
為了驗(yàn)證本發(fā)明方法對(duì)三聚氰胺檢測(cè)的選擇性,我們對(duì)一些潛在干擾物質(zhì),如一些常見的離子、氨基酸、有機(jī)分子等進(jìn)行研究。試管1為空白對(duì)照(Blank),試管2中加入100 nM的三聚氰胺(Mel),試管3到試管12中依次加入10 μM Mg2+、Zn2+、Ca2+、K+、葡萄糖(Glucose)、蔗糖(Sucrose)、乳糖(Lactose)、甘氨酸(Glycine)、半胱氨酸(Cysteine)、賴氨酸(Lysine),按照本發(fā)明方法對(duì)三聚氰胺檢測(cè)的具體步驟,對(duì)試管1到12進(jìn)行相同操作。獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)3次。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明:圖10顯示了各種干擾物質(zhì)對(duì)熒光增強(qiáng)效率的響應(yīng)。從圖10可以看出,這些高濃度的干擾物質(zhì)對(duì)量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的恢復(fù)影響較小,進(jìn)一步說明本發(fā)明方法對(duì)三聚氰胺檢測(cè)有較高的選擇性。
當(dāng)然,上述說明并非對(duì)本發(fā)明的限制,本發(fā)明也并不限于上述舉例。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換,也應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。