层状纳米材料与功能核酸耦合传感新体系快速灵敏检测中药重金属的研究

The excessive level of heavy metals is one of the most severe safety problems of traditional Chinese medicine. And this issue is increasingly serious. The traditional detection methods for heavy metals usually suffers from some disadvantages, such as low precision, complicated detection procedures or high cost of the equipment, which limit its universal application in the safety monitoring of Chinese herb. In this project, we plan to combine some new layered nanomaterials and the functional nucleic acids to construct low-cost and easily-operated platforms for on-line, quick, sensitive and selective assay of heavy metals. The novel layered nanomaterials are used to improve the detection sensitivity, and the functional nucleic acids with high targetability to metal ions are used to improve the detection selectivity. Electrochemical and luminescence techniques, atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy et.ac will used to investigate the performance of the sensor. The aim of this project is to establish a relatively simple, rapid and sensitive detection system for the on-line monitoring of heavy metals in traditional Chinese medicine.

重金属含量超标是中药安全问题的重要方面，且近年来愈加严峻。目前针对中药材重金属的传统检测方法存在检测程序繁琐、仪器价格昂贵等缺点。为切合我国市场经济能力并适应中药材市场高效质量监控的需求，迫切需要便捷快速进行中药材重金属含量灵敏检测的方法。本项目拟耦合层状纳米材料和对金属离子有特异识别能力的功能核酸来构建具有操作简单快捷的重金属检测新平台，利用层状纳米材料的特殊光电特性来进行信号放大以提高检测灵敏度；耦合功能核酸对特定重金属离子的高特异性响应来提高检测的选择性和抗干扰性。采用光谱、电化学、电化学发光等技术和表面形貌分析手段（如原子力显微镜、扫描电镜等）来考查传感器针对重金属离子检测的灵敏度、选择性和重现性等诸项性能。本项目旨在最终建立一套相对简便快捷且高灵敏的重金属离子检测系统，以期在中药材重金属在线在位的快速灵敏检测难题上寻找到新的突破口。

重金属含量超标问题是中药材安全问题的重要方面。传统的重金属离子检测方法因存在检测程序繁琐、仪器价格昂贵等缺点，需要检测技术和方法上有所突破以满足现场快速灵敏检测的需要。本项目成功制备了超薄氮化碳纳米片和磁性氧化石墨烯纳米片等纳米材料，并结合功能核酸等多种目标识别及信号放大技术，建立了基于适配体识别和DNA链置换扩增技术结合检测传感器等的一系列重金属离子检测方法，并将其应用于中药中重金属离子检测体系中。主要完成工作如下：（1）构建了基于磁性Fe3O4-氧化石墨烯纳米片和DNA链置换扩增的免固定式电化学发光生物传感器用于Cd2+的超痕量检测；（2）整合了双功能的发夹型DNA序列，以聚多巴胺纳米微球作为可逆和非特异性的信号载体，构建了免于固定及标记的As(III)电化学发光传感器；（3）合成了具有高荧光信号的水分散型硅量子点，并以此为荧光探针构建了可用于检测 Cr(VI) 和AA的简便荧光传感器；（4）发现了非离子表面活性剂显著促进和增敏Cu2+催化邻苯二胺-H2O2体系反应的现象，提出了一种简便快速且抗干扰能力强的Cu2+检测方法，并结合水溶性荧光硅量子点构建了比率型Cu2+荧光传感器；（5）制备了高荧光强度和良好稳定性的金银合金簇和银纳米簇，并分别利用这些贵金属簇为信号探针构建了简便的Hg2+和Cu2+的荧光传感检测方法；（6）利用Pb2+与硫黄素T对G-四链体中心位点的竞争关系，建立了一种简单灵敏检测Pb2+的荧光生物传感器。该研究为中药材中重金属离子的检测提供了新的方法和思路，为优化中草药重金属检测技术平台提供前期实验依据与技术支撑。本项目共发表论文10篇，其中SCI论文9篇，中文核心论文1篇，申请国家发明专利8项，已授权4项。