一種可視化快速檢測水環(huán)境中痕量鈾酰離子的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于水環(huán)境中痕量離子的檢測領域，具體設及一種可視化快速檢測水環(huán)境 中痕量軸酷離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軸是一種天然放射性元素，含有S種放射性同位素軸-234、軸-235和軸-238， 各同位素的自然豐度分別為234u(0. 0050-0. 0059%)、235U(0. 7198-0. 7202%)、238U (99. 2739-99. 2752%)。軸的放射性大約48%來自于234U，2. 2%來自于235U，48. 9%來自于238U。 軸的放射性同位素半衰期特別長，分別為 234U(24.4萬年)、235u(7.1億年)、238u(45億年)。 隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)化進程隨之加快，軸作為一種重要的戰(zhàn)略能源，因其密度 高、初性好等優(yōu)勢在軍事W及工商業(yè)領域的應用也越來越廣泛。例如軸不僅是核武器和核 電反應堆的重要原料，還可用于制作飛機上的平衡物和壓艙物、放射性治療用的醫(yī)療設備 上的福射盾牌、運輸放射性材料的容器等。隨著時代和經(jīng)濟發(fā)展的需要，越來越多的軸礦被 開采利用。在軸的轉(zhuǎn)運、加工等過程中，人類暴露于軸污染的機會越來越多，受到傷害的可 能性也與日俱增。個體暴露于含軸的環(huán)境中，常常是通過日常接觸的±壤、呼吸的空氣、食 用被軸污染的水和食物等方式受到軸的傷害。軸對人體的危害主要來自于其潛在的化學毒 性和放射毒性。據(jù)文獻報道，軸的化學基因毒性類似于六價銘，而軸的放射毒性與受到的福 射強度密切相關。高劑量的放射性損害主要造成腎損傷、肺癌和泌尿系統(tǒng)疾病。而長期低 劑量放射常會造成遺傳方面的損害。因為軸的半衰期很長，對人體和環(huán)境造成的污染和傷 害往往是長期的。因此，對于環(huán)境中痕量軸污染的檢測和預警有著非常重要的意義，是避免 人類遭受軸福射傷害的最有效方法之一。
[0003] 軸酷離子扣〇2")是軸在水環(huán)境中的主要存在形式。目前用于水環(huán)境中痕量軸酷離 子扣〇2")檢測的主要方法有射線檢測法、X射線巧光法、原子光譜法和ICP-MS法等。該些 方法需要價格昂貴的精密儀器和復雜費時的前處理過程，無法滿足現(xiàn)場快速檢測的需要。 近年來，一些簡便易行的軸酷離子扣〇2")傳感方法被開發(fā)，W滿足軸酷離子扣〇2")現(xiàn)場快 速檢測的需求。但是已有的傳感檢測方法或因靈敏度較低、選擇性差，或因抗基質(zhì)干擾能力 較低，無法用于實際環(huán)境水樣中痕量軸酷離子扣〇2")的現(xiàn)場快速檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對環(huán)境水樣中痕量軸酷離子高靈敏、高選擇性現(xiàn)場快速檢測 的技術(shù)難題，提供一種可視化快速檢測水環(huán)境中痕量軸酷離子的方法。該方法通過裸眼觀 測混合溶液顏色變化或應用紫外分光光度計測試溶液的吸光度即可實現(xiàn)對U〇2"進行半定 量及定量快速檢測，具有靈敏度高、特異性強、抗基體干擾強、簡單快速和低成本等優(yōu)點。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種可視化快速檢測水環(huán)境中痕量軸酷離子的方法，將對U〇2"具有特異性識別的DNAzyme固定在磁珠表面，在納米金表面預組裝辣根過氧化物酶；然后利用U〇2"對DNAzyme 的切割作用和DM的雜交反應實現(xiàn)磁珠與納米金的連接，經(jīng)過外磁場的分離收集后，辣根 過氧化物酶高效催化&〇2氧化四甲基聯(lián)苯胺使溶液由無色變?yōu)樗{色，從而實現(xiàn)對U0 22+離子 的靈敏、特異可視化快速檢測。
[0006] 所述的可視化快速檢測水環(huán)境中痕量軸酷離子的方法，其特征在于：包括W下步 驟： (1) DNAzyme功能化磁珠儲備液的制備； (2) 固定有連接探針的納米金懸浮溶液的制備； (3) 辣根過氧化物酶修飾的信號探針溶液的制備； (4) 實際水樣中痕量U〇2"的可視化檢測：取10UL的實際水樣與步驟（1)制備的50 ULDNAzyme功能化磁珠儲備液混勻，室溫下振蕩1h;在磁鐵作用下分離磁珠后，用100 ULPBS緩沖液洗漆3次，隨后加入50UL步驟（2)制備的固定有連接探針的納米金懸浮 溶液，混勻后，在37 °C下恒溫振蕩1h，得到連接有納米金的磁珠懸浮液；在磁鐵作用下分 離磁珠后，用100uL的PBS緩沖液洗漆3次，加入30uL步驟（3)制備的辣根過氧化物 酶修飾的信號探針溶液，混勻后，在37 °C下恒溫振蕩30min;在磁鐵作用下，用100UL的 PBS緩沖液清洗5次后，加入300uL四甲基聯(lián)苯胺/&〇2溶液，振搖20min后通過裸眼觀 測混合溶液顏色變化(隨著U〇2"濃度的增大，顏色由無色逐漸變?yōu)樗{色，由淺至深變化）或 應用紫外分光光度計測試溶液的吸光度對U022+進行半定量及定量快速檢測。
[0007] 步驟（1)具體為； DNAzyme溶液的制備方法為；取2.0化0.18uM的底物鏈DNA，序列為； 5'-biotin-ATATATTGTCCGTGCTAGAAGGAACTCACTATrAGGAAGAGATGGACGTG-3' 和 2.0uL0. 36uM酶鏈DM,序列為；5，-CACGTCCATCTCTGCAGTCGGGTAGTTAAA CCGACCTTCAGACATAGTGAGT-3'，混合于46uL的MES雜交緩沖液中，升溫至85°C 反應2min后，W1°C/min的速度冷卻至室溫，得到雙鏈DNAzyme溶液； 在50yLDNAzyme溶液中，加入10yL1mg/mL磁珠分散液(表面修飾Streptavidin(鏈霉親和素);直徑約為1ym)，混合均勻；混合溶液在37 °C下恒溫振蕩30min使DNAzyme 均勻地固定在磁珠表面；用磁鐵分離固定有DNAzyme的磁珠，并用100yLMES雜交緩沖液 清洗3次后，把固定有DNAzyme的磁珠分散在50yLMES雜交緩沖液中，0-4°C存儲備用。 [000引步驟（2)具體為；將5yL10ppm金納米粒子(表面修飾Streptavidin(鏈霉親和 素）；直徑；15nm)和 5uL10uM連接探針DNA，其序列為 5' -biotin-AAAAATAGTGAG TT-3'，加入到40uLPBS緩沖液中，混勻后在37 °C下恒溫振蕩1h，制得連接探針修飾的 納米金懸浮溶液，0-4 °C存儲備用。
[0009]步驟（3)具體為：將 2. 5uL10uM信號探針 5'-biotin-ATATATTGTCCGTGC TAGAAGGAACTCACTAT-3'和2. 5yL0. 02mg/mL辣根過氧化物酶溶液加入到25yL PBS緩沖液中，混勻后，在37 °C下恒溫振蕩30min,制得辣根過氧化物酶修飾信號探針溶 液，0-4 °C存儲備用。
[0010] 所述的MES(2-(N-嗎啡咐）己橫酸）雜交緩沖液為；50mlMES，300mlNaN〇3， pH=5. 5。
[0011] 步驟（4)所述的PBS緩沖液為；10ml、pH=7. 4。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于： (1) 本發(fā)明利用固定在磁珠(MBs)上的對軸酷離子具有特異性識別和切割作用的 DNAzyme作為U〇2"的識別探針、辣根過氧化物酶（HRP)催化氧化TMB/H2〇2產(chǎn)生顏色變化作 為信號、納米金作為信號放大工具，實現(xiàn)對水樣中痕量U〇2"的可視化快速檢測；所建立的 可視化檢測方法具有靈敏度高、選擇性好、抗基體干擾能力強、簡單快速等優(yōu)點，克服了傳 統(tǒng)U〇2"離子檢測方法儀器昂貴、前處理操作復雜等缺點，可用于水樣中痕量軸酷離子的現(xiàn) 場快速和低成本檢測；通過裸眼觀測可目視檢測低至0.02ppb的U〇2"離子，可滿足實際水 樣中痕量U〇2"離子的現(xiàn)場快速檢測需要，無需借助大型昂貴的儀器； (2) 本發(fā)明的方法操作簡單，檢測速度快，檢測整個過程在2. 5小時之內(nèi)完成，檢測成 本低，一個樣品檢測成本低于2. 5元； (3) 本發(fā)明所建立的檢測方法具有良好的選擇性，其它常見離子（Mg"、化化"、Ca"、 Cr3\ 化"、Ba"、Mn"、La3\Lu3+)，不干擾U〇2"離子的檢測； (4) 本發(fā)明所建立的檢測方法具有良好的抗基質(zhì)干擾能力，檢測水樣無需復雜的前處 理過程，只需要過濾去除水樣中的沙±及懸浮物，便可立即檢測。
【附圖說明】
[001引圖1是利用所建立的方法檢測不同濃度u02"離子時溶液顏色的變化圖； 圖2是利用所建立的方法檢測U02"離子的特異性驗證湘對于10種濃度高于UO2"離 子1000倍的其它常見離子巧日Mg2\化3+、化2+、Ca"、化3+、化2+、Ba2+、MrALa3\山3+)，只有 U022+離子存在時體系的顏色才發(fā)生明顯變化。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明用下列實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于下列實 施例。
[00巧]實施例1 (1)DNAzyme功能化磁珠的制備；取2.0uL濃度為0. 18uM的底物鏈DNA(序列 為；5，-biotin-ATATATTG