有害重金属离子高灵敏、多组分仿生电化学生物传感研究

Toxic heavy metal ion contamination is one of the most serious concerns to human health and environment. The development of rapid, sensitive and selective methods for the detection of heavy metal ions plays crucial roles in the monitoring of contaminations by these ions. On the basis of the specific interactions between heavy metal ions and DNA and signal amplifications by biobarcode and nanocomposite material labels, the goal of this proposal is to establish highly sensitive electrochemical biosensors for the detection of low concentration, highly toxic and non-degradable heavy metal ions (e.g., Hg2+, Pb2+, Ag+, Cu2+, Zn2+). The proposed study is expected to provide valuable theoretical base for the development of biosensor technology for heavy metal ion monitoring.

有害重金属离子污染一直是人体健康和环境安全所面临的重大问题之一。发展快速、灵敏、高选择性地检测有害重金属离子的方法已成为控制和处理重金属离子污染的关键环节。基于我们已有的研究基础，该申请项目拟根据有害重金属离子与核酸生物分子的特异性相互作用，通过生物条形码和纳米复合材料为标记物的多重信号放大策略，结合电化学检测技术快速、灵敏、廉价、便携的优点，旨在建立低浓度、高毒性、难降解有害重金属离子（包括：Hg2+、Pb2+、Ag+、Cu2+、Zn2+等）的高灵敏、多组分同时仿生电化学传感方法，为重金属污染的监管、监测和突发性污染事故的预警与应急提供有价值的理论依据和方法指导。

有害重金属离子污染一直是人体健康和环境安全所面临的重大问题之一。发展快速、灵敏、高选择性地检测有害重金属离子的方法已成为控制和处理重金属离子污染的关键环节。该项目主要开展构建多重信号放大模式，建立低浓度、高毒性、难降解有害重金属离子的高灵敏、多组分同时电化学生物传感方法，以重金属离子、癌症及核酸疾病标志物为检测对象，结合金属离子酶信号放大技术与酶辅助目标DNA循环信号增强功能，建立分析信号放大策略，实现标志物的灵敏以及超灵敏检测。通过三年研究，我们成功构建多种信号放大方法实现了重金属离子、蛋白质及小分子等目标分子的高灵敏检测。具体研究内容包括：目标物诱导催化DNA组装无标记灵敏检测；杂交链反应与金属离子酶循环的无酶双重信号放大灵敏检测；纳米金探针的末端保护小分子修饰单链DNA比色法灵敏检测；限制性内切酶信号放大电致化学发光检测金属离子触发和DNA燃料分子机器分析信号放大的高灵敏检测；蛋白质/ DNA相互作用的信号放大高灵敏检测研究。通过该项目研究资助，在国外高水平杂志上发表SCI论文10篇（其中影响因子大于5.0的论文7篇）。