基于环状DNA-银纳米簇荧光探针对微囊藻毒素-LR的传感检测

doi:10.7503/cjcu20210471

摘要/Abstract

摘要：

以新型环状DNA为模板, 制备了环状DNA-银纳米簇(Circular DNA-AgNCs)荧光探针, 构建了一种无酶无标记检测微囊藻毒素-LR(MC-LR)的荧光传感分析方法. 设计的环状DNA由MC-LR适体链(Apt)和适体链的互补链(cDNA)杂交形成, 且cDNA可作为DNA模板用于合成AgNCs. 利用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和荧光光谱(FL)表征了AgNCs的形貌和光学特性.结果表明, 当存在目标物MC-LR时, 由于MC-LR与环状DNA中Apt高特异性和高亲和力结合, 导致环状DNA解体, 释放出的cDNA-AgNCs在610 nm处呈现强荧光. 在优化实验条件下, 环状DNA-AgNCs荧光探针对MC-LR检测的线性范围为0.005~500 μg/L, 检出限为1.7 ng/L(S/N=3). 该荧光探针具有制备简单、无需任何标记和灵敏度高等特点, 为环境水样中微囊藻毒素-LR的快速和准确测定提供了一种简单、可靠和有效的方法.

关键词: 微囊藻毒素-LR, 环状DNA, 银纳米簇, 荧光探针

Abstract:

An enzyme-free and label-free fluorescence sensing method for detection of Microcystin-LR（MC-LR） was developed based on circular DNA-silver nanoclusters （circular DNA-AgNCs） fluorescent probe， which was prepared by using circular DNA as template. The circular DNA was composed of MC-LR aptamer（Apt） and aptamer complementary（cDNA）， which can be used as DNA template to synthesize AgNCs. The morphology and optical properties of prepared circular DNA-AgNCs were characterized by transmission electron microscope（TEM）， ultraviolet?visible spectroscopy（UV-Vis） and fluorescent spectroscopy（FL）. The experimental results showed that the circular DNA is dissociated due to the high specificity and affinity between Apt of circular DNA and MC-LR in the presence of object MC-LR， resulting in the releasing of cDNA-AgNCs with an enhanced fluorescent intensity at 610 nm. Under the optimized experimental conditions， the linear range of circular DNA-AgNCs fluorescent probe for MC-LR determination is 0.005—500 μg/L with a detection limit of 1.7 ng/L（S/N=3）. The developed fluorescent probe has the advantages of simple preparation， no labe-ling and high sensitivity， providing a simple， reliable and effective method for the determination of Microcystin-LR in practical environmental water samples.

Key words: Microcystin-LR, Circular DNA, Silver nanoclusters, Fluorescent probe

中图分类号:

O657.3

TrendMD:

杨新杰, 赖艳琼, 李秋旸, 张艳丽, 王红斌, 庞鹏飞, 杨文荣. 基于环状DNA-银纳米簇荧光探针对微囊藻毒素-LR的传感检测. 高等学校化学学报, 2021, 42(12): 3600.

YANG Xinjie, LAI Yanqiong, LI Qiuyang, ZHANG Yanli, WANG Hongbin, PANG Pengfei, YANG Wenrong. An Enzyme-free and Label-free Fluorescent Probe for Detection of Microcystin-LR Based on Circular DNA-Silver Nanoclusters. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(12): 3600.

图/表 6

Table 1 Sequence of designed DNA

Name

Abbreviation

Sequence （from 5' to 3'）

MC?LR aptamer

Apt

5'?GGCGCCAAACAGGACCACCATGACAATTACCCATAC

CACCTCATTATGCCCCATCTCCGC?3'

Complementary DNA of the MC?LR aptamer

cDNA

5'?CCCCCTAATTCCCCCGTTTGGCGCCGCGGAGATGGG

CCCCCTAATTCCCCC?3'

Scheme 1 Schematic illustration of the detection principle for MC?LR based on circular DNA?AgNCs fluorescent probe

Fig.1 TEM image(A), fluorescent(a, b) and UV?Vis absorption(c) spectra(B) of circular DNA?AgNCsa. Excitation spectrum； b. emission spectrum； c. UV-Vis absorption spectrum.

Fig.2 Fluorescent spectra of circular DNA?AgNCs in absence(a) and presence(b) of 500 μg/L MC?LR at an excitation wavelength of 555 nm

Fig.3 Fluorescent response curves and calibration curve（A） Fluorescent spectra of circular DNA-AgNCs probe incubation with different concentrations of MC-LR；（B） relationship between fluorescent intensity of fluorescent probe and MC-LR concentrations.

Fig.4 Anti?interferent experimental results of circular DNA?AgNCs fluorescent probeMix： 20 μg/L MC-LR, 100 μg/L MC-RR and MC-LA.

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