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摘 要 建立了基于主链含芴的阳离子型对芳撑乙炔衍生物（poly{[9，9bis（6′（N，N，Ndiethylmethyl ammonium）hexyl）2，7fluorenyleneethynylene]altco[2，5bis（3′（N，N，Ndiethylmethylammonium）1′oxapropyl）1，4phenylene]tetraiodide}， PFEP）和核酸适配体快速检测Pb2+的新方法。使用选择性更高的核酸适配体序列，有效降低了Hg2+对Pb2+检测的干扰，提高了检测的选择性和灵敏度。用于识别Pb2+的核酸探针（TBAA）末端用荧光素标记（5′6FAMGGAAGGTGTGGAAGG3′）。当其与Pb2+发生特异性结合时，形成电荷密度高于单链DNA的G四链体结构，与PFEP之间的静电作用增强，使能量供体（聚合物）与受体（荧光素）之间的距离拉近，发生更高效的荧光共振能量转移（Fluorescence resonance energy transfer， FRET）。其它金属离子由于不能和TBAA结合，且金属离子本身对聚合物和荧光素的荧光有一定程度的猝灭，因此其FRET信号远低于空白对照。本方法快速、灵敏，几分钟内即可完成检测，常见金属离子均不干扰检测。对湖水中Pb2+的检测限为1 nmol/L，远低于饮用水国家标准中对Pb2+浓度的限量标准。本方法为水中Pb2+的检测提供了一种简便、快速、高效的新方法。
关键词 阳离子型共轭聚合物； 核酸适配体； 铅离子； 荧光共振能量转移
20160105收稿；20160419接受
本文系国家重点基础研究发展计划项目（ No. 2012CB933301、2012CB723402）、国家自然科学基金项目（Nos. 21005040、51173080）、"有机与生物光电子学"教育部创新团队（No. IRT1148）、江苏高校优势学科建设工程资助项目、江苏省自然科学基金（BK20141424）、江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（CXLX12_0792）及南京邮电大学校科研项目（NY215171）资助
Email： iamxfliu@njupt.edu.cn
1 引 言
铅离子（Pb2+）是一种常见环境污染物，具有很强的毒性，极少量的Pb2+就会对大脑和中枢神经系统造成严重的损害[1]。进入环境中的Pb2+不易降解， 很容易聚积并污染空气、水源和土壤。传统的Pb2+检测方法，如原子吸收光谱[2]、电感耦合等离子体发射光谱[3]、电化学伏安检测[4]等，具有较高的灵敏度，但存在样品预处理复杂或需要昂贵仪器等不足。因此，开发低成本、快速、灵敏的Pb2+检测新方法，实现对环境中Pb2+的快速检测和实时监测，具有重要的实际意义。
核酸适配体是一类DNA或RNA寡聚核苷酸，能特异性识别金属离子[5]、有机小分子[6]、蛋白质[7]、病毒[8]、细菌[9]，甚至整个细胞[10]。与传统的识别分子（如抗体）相比，具有易合成、易标记、稳定性好的优点。文献已报道了基于核酸适配体的各种光学、电化学传感器，实现了对Pb2+ [11]、K+ [12]、腺苷三磷酸（ATP）[13]、可卡因[14]、神经毒剂[15]、生长因子[16]、凝血酶[17，18]、细菌[19]及肿瘤细胞[20]等的高灵敏检测。凝血酶的核酸适配体（TBA， 5′GGTTGGTGTGGTTGG3′）为一段富含鸟嘌呤（G）的15个碱基的序列，在凝血酶存在时可形成G四链体结构[21]。TBA也可用于Pb2+的检测[22]。然而，由于该序列含有较多胸腺嘧啶碱基（T），可与Hg2+形成THg2+T发夹结构，从而干扰对目标Pb2+的检测[23]。采用CN、SCN等掩蔽剂结合Hg2+，可以提高对Pb2+检测的选择性。但是，这些掩蔽剂具有较高毒性，很容易污染环境[23，24]。为了解决这个问题，Lu等[23]对TBA序列进行了改进，将其中的4个胸腺嘧啶（T）分别用腺嘌呤（A）代替（TBAA， 5′GGAAGGTGTGGAAGG3′）。由于A不能与Hg2+结合，因此该序列可以特异性结合Pb2+，但不能结合Hg2+，有效降低了Hg2+的干扰。
水溶性共轭聚合物为一类新型的荧光传感材料，具有良好的光捕获能力和荧光发射特性，可作为优良的能量供体，通过与能量受体之间的荧光共振能量转移（FRET），将荧光信号放大几倍至几百倍，大大提高检测的灵敏度[25]，已广泛应用于生物传感[26]领域。本研究建立了基于主链含芴的阳离子型聚对芳撑乙炔衍生物与荧光素标记的核酸适配体TBAA之间FRET原理的Pb2+快速检测新方法，实现了对湖水中Pb2+的快速、灵敏、简便检测。检出限为1 nmol/L，大大低于我国《生活饮用水卫生标准》对水中Pb2+的限量要求（< 0.01 mg/L 或48 nmol/L）[27]。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
RF5301PC型荧光光谱仪（日本岛津公司）。荧光素标记的核酸探针TBAA由上海生工生物工程有限公司合成，序列为5′6FAMGGAAGGTGTGGAAGG3′。主链含芴的阳离子型聚对芳撑乙炔衍生物（Poly{[9，9bis（6′（N，N，Ndiethylmethylammonium）hexyl）2，7fluorenyleneethynylene]altco[2，5bis（3′（N，N，Ndiethylmethylammonium）1′oxapropyl）1，4phenylene]tetraiodide}， PFEP）为课题组自行合成[28]，浓度用其单体浓度表示。NaCl， KCl， ZnCl2和PbCl2等（分析纯）购自阿拉丁试剂有限公司。缓冲溶液为20 mmol/L TrisHCl， 100 mmol/L NaCl， pH 7.4。实验用水为MilliQ（美国Millipore公司）超纯水（18.2 MΩ cm）。湖水取自江苏省南京市羊山湖，过滤离心后用于检测。
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