基于MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/米托蒽醌復(fù)合體系對(duì)DNA的檢測(cè)

司芳瑞， 苗艷明， 楊茂青， 閆桂琴

(山西師范大學(xué) 生命科學(xué)院， 山西 臨汾 041000)

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基于MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/米托蒽醌復(fù)合體系對(duì)DNA的檢測(cè)

司芳瑞， 苗艷明*， 楊茂青， 閆桂琴*

(山西師范大學(xué) 生命科學(xué)院， 山西 臨汾 041000)

利用3-羥基丙酸(MPA)包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)與鹽酸米托蒽醌(MTX)構(gòu)建了一種可簡(jiǎn)單測(cè)定DNA的磷光復(fù)合體系。該體系以MTX作為良好的電子受體，通過光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PIET)原理猝滅Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的室溫磷光(RTP)。當(dāng)體系中加入DNA后，DNA通過靜電和嵌插作用與MTX結(jié)合，形成更穩(wěn)定的復(fù)合物，并使MTX從Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)表面脫離，Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的RTP恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)DNA的痕量檢測(cè)。該體系檢測(cè)DNA的線性范圍為0.1～20 mg·L-1，檢出限為0.07 mg·L-1。該方法可有效避免其他共存物質(zhì)的干擾并可應(yīng)用于實(shí)際生物樣品中DNA含量的快捷測(cè)定。

量子點(diǎn); 室溫磷光; 檢測(cè); DNA; 鹽酸米托蒽醌

1 引 言

量子點(diǎn)又稱為半導(dǎo)體納米晶體，因其優(yōu)良的光學(xué)性能和電學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于生物、食品、醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域[1-5]。相較于傳統(tǒng)的有機(jī)染料，量子點(diǎn)具有激發(fā)和發(fā)射光譜窄而對(duì)稱、光穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)[6-7]，更適合于各種生物分子的光學(xué)檢測(cè)。在以往的研究中，大量的分析主要集中于量子點(diǎn)的熒光性質(zhì)，而對(duì)量子點(diǎn)的磷光性質(zhì)關(guān)注較少。近年來，量子點(diǎn)的室溫磷光 (RTP) 性質(zhì)在分析化學(xué)領(lǐng)域引起許多學(xué)者的關(guān)注[8-18]。磷光源于三線態(tài)，壽命較熒光更長(zhǎng)，從而可以更有效地避免生物體液中背景熒光和散射光的干擾[19]。磷光較熒光更為少見，因此可增強(qiáng)檢測(cè)過程的選擇性[20-21]。此外，采用室溫磷光分析檢測(cè)無需除氧劑和誘導(dǎo)劑的使用，可有效地簡(jiǎn)化分析程序。磷光量子點(diǎn)更優(yōu)越的性能賦予了其在復(fù)雜化學(xué)和生物基質(zhì)檢測(cè)中更多的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用前景。

脫氧核糖核酸(DNA)是生命體的基本遺傳物質(zhì)，也是生物遺傳信息的主要載體，在生物的許多生命活動(dòng)中均發(fā)揮著重要作用[22]。鑒于DNA重要的作用和功能，DNA的定量分析與特異性識(shí)別已成為基因組學(xué)、病毒學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一[23]。目前關(guān)于DNA檢測(cè)的方法雖已廣見報(bào)道[24-26]，然而實(shí)現(xiàn)DNA靈敏檢測(cè)依然是眾多研究者致力的方向。篩選和構(gòu)建DNA有效識(shí)別體是實(shí)現(xiàn)DNA簡(jiǎn)單、靈敏檢測(cè)的有效手段。

鹽酸米托蒽醌(Mitoxantrone，MTX)作為一種典型蒽環(huán)類抗癌藥物，對(duì)人類的多種惡性腫瘤疾病有較好的臨床效果[27]。MTX可有效嵌入DNA分子結(jié)構(gòu)中并與堿基對(duì)結(jié)合形成交叉鍵聯(lián)[28-29]，從而抑制癌細(xì)胞DNA的構(gòu)建并導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡，因此MTX本身可作為DNA的一種特異性識(shí)別體。

本研究基于Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)優(yōu)越的室溫磷光性能及MTX對(duì)DNA的特異識(shí)別功能構(gòu)建了一種簡(jiǎn)單檢測(cè)DNA的RTP探針，能夠有效避免來自生物體液中背景熒光和散射光的干擾，無需化學(xué)修飾和固定化過程，并可用于實(shí)際樣品的分析。

2 實(shí) 驗(yàn)

圖1所示為Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/鹽酸米托蒽醌納米復(fù)合物對(duì)DNA的檢測(cè)原理圖。MTX作為猝滅劑通過PIET過程猝滅Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的RTP。當(dāng)體系中加入DNA后，DNA能通過嵌插和靜電作用競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合MTX，并使MTX從Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)表面脫離，Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的RTP恢復(fù)。

圖1 (a) Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/鹽酸米托蒽醌納米復(fù)合物對(duì)DNA的檢測(cè)原理圖；(b) MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)；(c) 鹽酸米托蒽醌的結(jié)構(gòu)。

Fig.1 (a) Schematic illustration of Mn-doped ZnS QDs/MTX nanohybrids for DNA detection. (b) Structure of MPA-capped ZnS∶Mn QDs. (c) Structure of MTX.

2.1 材料與儀器

3-羥基丙酸(3-mercaptopropionic acid，MPA)、乙酸鋅(Zn(Ac)2·2H2O)、乙酸錳(Mn(Ac)2·2H2O)和硫化鈉(Na2S·9H2O)分別購于百靈威科技有限公司、天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；鮭魚精子DNA(hsDNA)購于Sigma公司(美國(guó))；鹽酸米托蒽醌(Mitoxantrone Hcl，MTX)購于中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)；其他所用試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)所用高純水(18.2 MΩ/cm)采用WaterPro純化水系統(tǒng)(Labconco公司，美國(guó))制備。

2.2 儀器

量子點(diǎn)的外觀形貌通過JEM-2100透射電子顯微鏡(日本電子，日本)表征，Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合物的形態(tài)通過JSM-7500F掃描電子顯微鏡(日本電子，日本)表征。pH值由pH計(jì)(上海雷磁，中國(guó))測(cè)定。磷光光譜采用Cary Eclipse 熒光分光光度計(jì)(瓦連有限公司，美國(guó))進(jìn)行測(cè)定。共振光散射(Resonance light scattering，RLS)信號(hào)在Cary Eclipse熒光分光光度計(jì)(瓦連有限公司，美國(guó))上測(cè)定,(Δλ=0)，掃描波長(zhǎng)為200～700 nm。紫外吸收光譜通過UV-29100 UV/Vis(日本島津，日本)紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

2.3 Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的合成

MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)參照文獻(xiàn)[30-31]制備：室溫下于100 mL三口燒瓶中，依次加入0.04 mol·L-1的MPA的水溶液50 mL、0.1 mol·L-1的Zn(Ac)2水溶液5 mL、0.01 mol·L-1的Mn(Ac)2水溶液2 mL。用1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)上述混合溶液的pH值至11.0。在氬氣氛圍中磁力攪拌反應(yīng)30 min后，向溶液中加入0.1 mol·L-1的硫化鈉溶液5 mL，繼續(xù)于氬氣保護(hù)下攪拌反應(yīng)20 min，再于空氣氛圍中50 ℃陳化2 h。冷卻后，加入等體積無水乙醇，醇析、離心，沉淀于室溫下真空干燥24 h，即得預(yù)制備的量子點(diǎn)。

2.4 室溫磷光檢測(cè)

首先配制0.1 mmol·L-1的MTX水溶液和2 mg·mL-1的MPA包裹的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)水溶液。在一系列10 mL的比色管中，依次加入250 μL的磷酸鹽緩沖液(PBS，pH 7.4，20 mmol·L-1)、50 μL的量子點(diǎn)溶液和不同體積的MTX溶液，用高純水定容至5 mL，搖勻，靜置5 min后進(jìn)行磷光光譜分析。激發(fā)波長(zhǎng)為295 nm，掃描范圍為500～700 nm。

檢測(cè)DNA時(shí)，首先將DNA與PBS溶液(20 mmol·L-1，pH=7.4)混合溶解并制備100 mg·L-1的DNA母液。然后，將50 μL的MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)、4.0 μmol·L-1的MTX溶液以及不同濃度的DNA溶液加入到系列比色管中，搖勻，靜置5 min后進(jìn)行磷光光譜分析，檢測(cè)條件同上。

2.5 實(shí)際樣品的制備

血清和尿液樣品均源于健康志愿者，使用前稀釋100倍，無需其他復(fù)雜的預(yù)處理。

3 結(jié)果與討論

3.1 MPA包裹的ZnS∶Mn量子點(diǎn)的表征

圖2(a)為MPA包裹的ZnS∶Mn量子點(diǎn)樣品的透射電鏡照片，從中可以看出，所合成的量子點(diǎn)尺寸較為均一，粒徑約為3.5 nm。圖2(b)為MPA包裹的ZnS∶Mn量子點(diǎn)樣品的X射線衍射圖譜，譜中呈現(xiàn)3個(gè)明顯的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于立方型閃鋅礦結(jié)構(gòu)的(110)、(220)和(311)晶面，說明所合成的ZnS∶Mn量子點(diǎn)具有典型立方型結(jié)構(gòu)。圖2(c)為MPA包裹的ZnS∶Mn量子點(diǎn)樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜。 合成的量子點(diǎn)的最強(qiáng)激發(fā)峰位于295 nm處，而最強(qiáng)發(fā)射峰位于590 nm處。590 nm處的發(fā)射峰為Mn2+∶4Tl-6Al的躍遷產(chǎn)生[30]。

圖2 MPA包裹的ZnS∶Mn量子點(diǎn)樣品的透射電鏡照片(a)、X-射線衍射圖譜(b)以及激發(fā)和發(fā)射光譜(c)。

Fig.2 TEM image (a), XRD patterns (b), and excitation and emission spectra (c) of MPA-capped ZnS∶Mn QDs, respectively.

3.2 ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合體系的形成

為考察利用MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)與MTX構(gòu)建復(fù)合體系的可行性，我們首先分析了MTX對(duì) ZnS∶Mn量子點(diǎn)室溫磷光強(qiáng)度的影響。 如圖3所示，MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)溶液中加入MTX后，體系RTP發(fā)生明顯猝滅，且RTP猝滅強(qiáng)度與MTX呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系(圖3內(nèi)嵌圖)。在MTX濃度達(dá)到6 μmol·L-1后，ZnS∶Mn量子點(diǎn)的RTP強(qiáng)度不再明顯變化。

圖3 MTX對(duì)MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)室溫磷光發(fā)射光譜的影響，內(nèi)嵌圖為MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)的RTP強(qiáng)度隨濃度的變化曲線。 MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)的濃度為20 mg·L-1，MTX濃度(a～i)依次為0,0.2,0.4,0.8,2,4,6,8,10 μmol·L-1。

Fig.3 RTP emission spectra of MPA-capped ZnS∶Mn QDs in the presence of different concentrations of MTX. The inset shows the change of RTP intensity with the increase of the concentration of MTX. The concentration of MPA-capped ZnS∶Mn QDs is 20 mg·L-1. The concentration of MTX (from a to i) is 0, 0.2, 0.4, 0.8, 2, 4, 6, 8, 10 μmol·L-1.

ZnS∶Mn量子點(diǎn)經(jīng)MPA包覆后在水溶液中呈明顯的負(fù)電性，而MTX在弱堿性溶液中帶正電，因此，二者易通過靜電作用而相互結(jié)合，形成ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合物。 MTX是一種良好的電子受體，能通過PIET過程猝滅ZnS∶Mn量子點(diǎn)的RTP。

3.3 ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系的穩(wěn)定性

基于以上結(jié)果，我們進(jìn)一步對(duì)影響體系穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了優(yōu)化。通過溶液pH值對(duì)體系穩(wěn)定性的影響發(fā)現(xiàn)(圖4(a))：溶液pH值在4.5～9.5范圍內(nèi)變化時(shí)，ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系的RTP強(qiáng)度隨著溶液pH值的增大而增大。溶液pH值在6.0～7.5之間時(shí)，體系RTP強(qiáng)度相對(duì)保持穩(wěn)定。考慮到體系用于生物體液分析的便捷性，我們選擇pH=7.4為最佳的pH條件。通過反應(yīng)時(shí)間對(duì)體系穩(wěn)定性的影響發(fā)現(xiàn)(圖4(b))：量子點(diǎn)溶液中加入MTX后，在后續(xù)的40 min基本無明顯變化。就鹽濃度對(duì)體系的穩(wěn)定性影響而言(圖4(c))，NaCl濃度在0～0.05 mol·L-1范圍內(nèi)時(shí)，體系RTP的強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定。

圖4 pH值(a)、時(shí)間(b)和離子濃度(c)對(duì)ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合材料RTP強(qiáng)度的影響。

Fig.4 Effect of pH value(a), reaction time(b), and NaCl concentration(c) on the RTP intensity of MPA-capped ZnS∶Mn QDs/MTX composite system, respectively.

3.4 基于ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系的DNA檢測(cè)探針

圖5(a)為向MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系中加入不同濃度的DNA后的發(fā)射光譜。 體系的RTP強(qiáng)度隨DNA濃度的增加而逐漸恢復(fù)，表明Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系可以作為測(cè)定DNA的RTP探針。但在單純的MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)溶液中加入不同濃度( 0～20 mg·L-1)的DNA， ZnS∶Mn量子點(diǎn)的RTP強(qiáng)度基本保持不變(圖5(b))，說明MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)不與DNA發(fā)生作用。MTX作為一種抗癌藥物可與DNA發(fā)生有效的相互作用。通過共振光散射(RLS)分析證實(shí)，單純的DNA與MTX的RLS均較弱，但二者混合后(圖5(c))，保持MTX濃度不變，體系的RLS強(qiáng)度隨著DNA濃度的增加而增大，表明二者的相互作用可形成更大的散射粒子。圖5(d)為樣品的紫外-可見吸收光譜。當(dāng)ZnS∶Mn量子點(diǎn)中加入MTX后，其紫外吸收增強(qiáng)并出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。當(dāng)ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合材料中加入DNA后，其紫外吸收進(jìn)一步增強(qiáng)并紅移。DNA加入后，能在ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合材料表面競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合MTX，使得MTX從量子點(diǎn)表面脫附后與DNA結(jié)合，通過嵌入作用形成了DNA和MTX的新復(fù)合物，從而致使紫外吸收光譜有較大變化。由以上結(jié)果可知，MTX與Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)之間、DNA與Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合材料之間都存在著相互作用。

圖5 (a) MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系中加入不同濃度的DNA后的發(fā)射光譜；(b) 純MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)溶液中加入不同濃度的DNA后的RTP強(qiáng)度；(c) MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系中加入不同濃度的DNA后的共振光散射光譜；(d) 樣品的紫外-可見吸收光譜。

Fig.5 (a) DNA concentration-dependent RTP emission of MPA-capped ZnS∶Mn QDs/MTX hybrids. The concentration of DNA(from a to h) is 0.4, 1, 2, 4, 8, 12, 16, 20 mg·L-1. (b) RTP intensity of pure MPA-capped ZnS∶Mn QDsvs. the concentration of DNA. (c) DNA concentration dependent RLS of MTX. The concentration of DNA is 0(a), 1(b), 2(c) mg·L-1. (d) UV-Vis absorption spectra of MTX(a), MPA-capped ZnS∶Mn QDs (b), MPA-capped ZnS∶Mn QDs/MTX nanohybrids(c), and MPA-capped ZnS∶Mn QDs/MTX + DNA(d), respectively.

3.5 MTX與DNA的作用機(jī)理

圖6(a)為MTX和DNA結(jié)合后的吸收光譜，由圖可知，隨著DNA濃度的加大，MTX在245 nm處的紫外吸收峰逐漸降低，同時(shí)有紅移現(xiàn)象產(chǎn)生[32]。由于醌類藥物吸收光譜紅移現(xiàn)象的產(chǎn)生是醌類藥物結(jié)合插入到DNA的重要依據(jù)，因此以上結(jié)果表明MTX的醌環(huán)平面插入到了DNA結(jié)構(gòu)的堿基對(duì)之間，進(jìn)而結(jié)合在一起。

圖6 (a) MTX 與 DNA相互作用的紫外-可見吸收光譜；(b) MTX 與 DNA相互作用的熒光光譜。

Fig.6 (a) Absorption spectra of MTX in the presence of various concentrations of DNA. The concentration of DNA (from a to d): 0, 1, 10, 20 mg·L-1. (b)Fluorescence spectra of MTX in the presence of various concentrations of DNA. The concentration of DNA (from a to h): 0, 1, 2, 4, 8, 10, 12, 20 mg·L-1.

MTX自身帶有較強(qiáng)的熒光，如圖6(b)所示，隨著DNA濃度的加大，MTX的熒光強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，這種現(xiàn)象可能是由于MTX的醌環(huán)平面插入到DNA結(jié)構(gòu)的堿基對(duì)之間形成氫鍵所致[33]。

研究MTX和DNA作用機(jī)制的重要依據(jù)是二者相互作用后引起DNA結(jié)構(gòu)的變化。以上結(jié)果表明：MTX與DNA之間作用既存在靜電作用，又存在作用很強(qiáng)的插入作用，但ZnS∶Mn量子點(diǎn)是依靠靜電作用和MTX吸附在一起，因此，ZnS∶Mn量子點(diǎn)和MTX之間的作用力小于MTX和DNA之間的作用力，致使DNA能使MTX從Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合材料表面脫附，并使 Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的RTP恢復(fù)。

3.6 Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系對(duì)DNA的檢測(cè)

在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，我們進(jìn)一步建立了DNA濃度與Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系RTP強(qiáng)度之間的線性響應(yīng)關(guān)系，如圖7所示。當(dāng)DNA濃度在0.1～20 mg·L-1范圍內(nèi)時(shí)，DNA濃度與復(fù)合體系MPA包覆的ZnS∶Mn量子點(diǎn)的RTP強(qiáng)度的改變(ΔIRTP)之間呈良好的線性響應(yīng)關(guān)系，線性方程為ΔIRTP=8.3019C(DNA)-0.6492 (R= 0.993)，該方法的檢出限(3σ)為0.07 mg·L-1，不含DNA和含0.5 mg·L-1DNA體系的RTP強(qiáng)度差值連續(xù)11次平行測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.8%。

該方法可以避免檢測(cè)時(shí)自體熒光和散射光的干擾，同時(shí)不需要加入任何除氧劑和誘導(dǎo)劑，避免了復(fù)雜的樣品預(yù)處理過程，所以ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX納米復(fù)合物對(duì)DNA的檢測(cè)體系具有更強(qiáng)的優(yōu)越性。

圖7 ZnS∶Mn量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系測(cè)定DNA的標(biāo)準(zhǔn)曲線

Fig.7 Plots of ΔIRTPas a function of DNA concentration. Buffer: 20 mmol·L-1PBS (pH=7.4); MPA-capped ZnS∶Mn QDs: 20 mg·L-1. MTX: 4 μmol·L-1.

3.7 Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX復(fù)合體系的選擇性

生物體液中一些常見離子和生物分子對(duì)檢測(cè)體系的干擾考察顯示(表1)：在DNA濃度為5 mg·L-1的條件下，0.5倍的Ca2+、50倍的K+、80倍的Na+、0.6倍的Mg2+、10倍的HAS、15倍的葡萄糖、15倍的L-組氨酸(L-His)、15倍的L-甘氨酸(L-Gly)、8倍的L-半胱氨酸(L-Cys)對(duì)DNA的檢測(cè)無明顯干擾，但高濃度Na+會(huì)對(duì)檢測(cè)體系有一定干擾。由于該體系測(cè)定DNA的檢出限僅為0.07 mg·L-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生物樣品中的DNA的含量，所以生物樣品稀釋后仍然可以測(cè)定出DNA，Na+及其他潛在因素的干擾可以通過對(duì)生物樣品的稀釋而規(guī)避。

表1 生物體液中常見物質(zhì)對(duì)DNA 檢測(cè)的干擾

Tab.1 Effect of co-existing substances on the RTP intensity of 5 mg·L-1DNA

Co-existingsubstancesC(co-existingsubstance)/C(DNA)ΔIRTP/%Ca2+0.5-2.8K+50-3.6Na+80+4.5Mg2+0.6+3.4HSA10+2.9Glucose15-2.1L-His15+3.8L-Gly15+1.6L-Cys8+4.8

3.8 實(shí)際樣品分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/MTX用于實(shí)際樣品中DNA痕量測(cè)定的可行性，我們進(jìn)行了人血清和尿液中加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表2所示，加標(biāo)回收率在96%～107% 之間。因此，所建立的體系在實(shí)際樣品的檢測(cè)中具有實(shí)用性。

表2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Tab.2 Recovery for the detection of DNA in real samples (Means±s,n=3)

TypeofsamplesDNAspiked/(mg·L-1)Recovery/%Humanurine2.04.096±3102±4Humanserum2.04.0105±3104±4

4 結(jié) 論

基于PIET機(jī)理，通過MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)與MTX構(gòu)建了一種痕量檢測(cè)DNA的RTP復(fù)合體系。在該體系中，MTX可通過靜電作用與MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)形成復(fù)合物，并通過PIET作用猝滅Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的RTP。該體系加入DNA后，由于DNA可與MTX形成更穩(wěn)定復(fù)合物，使MTX從Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)脫離，MTX與Mn摻雜ZnS量之間的PIET過程受阻，所以Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的RTP恢復(fù)。該方法檢測(cè)DNA的線性范圍為0.1～20 mg·L-1，最低檢出限為0.07 mg·L-1，并可用于生物體液中DNA的檢測(cè)。該方法一方面是以磷光量子點(diǎn)作為光學(xué)基質(zhì)，可有效避免生物體液中背景熒光和散射光的干擾，同時(shí)不需要加入任何除氧劑和誘導(dǎo)劑，避免了復(fù)雜的樣品預(yù)處理過程；另一方面以MTX作為DNA的特異識(shí)別體，有效地增加了檢測(cè)過程的選擇性。

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司芳瑞(1988-)，女，山西臨汾人，碩士研究生，2011年于山西師范大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，主要從事分子化學(xué)的研究。

E-mail: 137997253@qq.com

苗艷明(1982-)，男，山西長(zhǎng)治人，博士，2015年于山西師范大學(xué)獲得博士學(xué)位，主要從事生態(tài)學(xué)及分子化學(xué)等方面的研究。

E-mail: mym8207@126.com

閆桂琴(1956-)，女，山西臨猗人，教授，博士生導(dǎo)師，2001年于西北大學(xué)獲得博士學(xué)位，主要從事植物分子生物學(xué)及生物分子化學(xué)等方面的研究。

E-mail: gqyan2012@126.com

Detection of DNA Based on Manganese-doped ZnS Quantum Dots/MTX Composite System

SI Fang-rui, MIAO Yan-ming*, YANG Mao-qing, YAN Gui-qin*

(ColledgeofLifeScience,ShanxiNormalUniversity,Linfen041000,China)*CorrespondingAuthors,E-mail:mym8207@126.com;gqyan2012@126.com

A simple phosphorescent compound system for DNA detection was established by utilizing Mn (covered with 3-hydracrylicacid (MPA)) doped with ZnS quantum dots and mitoxantrone. By taking MTX as good electron acceptor, the room temperature phosphorescence (RTP) of Mn-doped ZnS quantum dots were quenched through photoinduced electron transfer principle. After the addition of DNA in system, DNA and MTX were combined through static electricity and intercalation, and a more stable compound was formed as well, which enable MTX removing from the surface of Mn-doped ZnS quantum dots and achieving RTP recovery of Mn-doped ZnS quantum dots. Thus, the trace detection of DNA was realized. The linear scope of this system for DNA detection and the detection limit is 0.1-20 mg·L-1and 0.07 mg·L-1, respectively. This method can effectively avoid the interference from other coexisting substances, which can be used in rapid detection of DNA content in practical biological sample.

quantum dots; phosphorescence; detection; DNA; mitoxantrone

1000-7032(2016)01-0013-09

2015-10-11；

2015-11-13

O482.31

A

10.3788/fgxb20163701.0013