论文解析 | BeaverBeads®在电化学传感器中检测金属离子，你试过么？！

海狸生物医学

2022.1.06

应用简介

纳米磁珠具有极高的比表面积和快速磁场响应性，在纳米磁珠表面修饰DNA酶，当能够与DNA酶相作用的金属离子存在下，DNA酶被激活触发分子反应，从而产生电信号。通过电信号的变化，从而判断样本中有无待测金属离子。

研究背景

Pb²⁺作为不可生物降解的主要环境污染物之一，主要由工业产生并释放到水和土壤相关环境中。它可以通过食物链积聚在人体内，导致头痛、高血压、肾损伤和贫血，对人体具有毒性。根据环境保护局（EPA）法规规定，饮用水中Pb²⁺的最大允许水平不得超过0.015 mg/L。国际癌症研究机构（IARC）要求饮用水和食品中的Pb²⁺浓度应低于48.26 nmol/L。因此，开发一种简便有效的分析技术，对环境及食品样品中的Pb²⁺进行灵敏、选择性的检测是非常重要的。

BEAVER

论文解析

南京师范大学食品与制药工程学院吴丽娜团队在Journal of Electroanalytical Chemistry上发表的文章表明利用BeaverBeads^®Streptavidin与GR-5 DNAzyme成功构建了一个高灵敏度、高选择性的传感平台，用Exo III（外切酶III）靶循环作为扩增策略能够识别样品中的Pb²⁺。

通过链霉亲和素和生物素的相互作用，将GR-5 DNAzyme-SS固定在链霉亲和素磁珠上。在存在Pb²⁺的情况下，DNA酶被激活，导致断裂链DNA S1释放（如图方案A）。当断裂链DNAS1出现时，它将与HP1杂交并打开发夹结构。与S1杂交的HP1将在Exo III的存在下被切割。释放的S1参与随后的循环，通过在循环扩增过程中形成双链DNA导致打开更多HP1。HP1的剩余部分可与标记有Mb的HP2杂交，导致电流显著增加（如图方案B）。

Pb²⁺超灵敏电化学检测原理

研究结果显示在循环放大的作用下，该生物传感器对Pb²⁺的检测显示出较高的灵敏度。该传感器的浓度范围为10⁻¹¹至8×10⁻⁶mol/L，检测限为2.74 pmol/L。研究人员对此生物传感器的选择性、重现性和稳定性及其在实际样品中Pb²⁺的检测能里都做了验证，确保该方法具有良好的准确度和精密度。文章还指出，只要找到特定识别金属或其他污染物的DNA酶，该传感器所采用的检测方法同样可以扩展使用检测其他目标物。