免标记比色检测水中Hg2+的简便方法引起世界关注

Hg²⁺调节的四极子DNAzyme用于比色检测Hg²⁺的示意图

中国科学院长春应用化学研究所电分析化学重点实验室汪尔康院士课题组创新出Hg²⁺调节的四极子DNAzyme用于比色检测Hg²⁺的方法，相关工作发表在国际著名杂志美国《分析化学》（Anal. Chem. 2009, 81, 2144–2149）上。该工作发表以后，引起了世界范围内的广泛关注，据中国科学技术信息研究所最新统计结果显示，该文章被评为2009年中国百篇最具影响国际学术论文。

Hg²⁺是水环境中的一种重金属污染物，毒性高，损害人类健康，因此，大力监测水环境中汞污染的呼声越来越高。为此，人们发展了许多高灵敏、高选择性的Hg²⁺传感器，其中研究比较热门的是以含T碱基的寡聚核酸作为传感元件来传感分析水中的Hg²⁺。有研究显示，Hg²⁺可以结合DNA双链中的两个T碱基而形成稳定的T―Hg²⁺―T碱基对，能够诱导DNA发生变构现象，这是利用含T的DNA分析检测Hg²⁺的基本工作原理。在大多情况下，一般需要用特定的指示剂如荧光团来标记、修饰DNA传感元件，这固然会带来很多好处，但实验成本较高。相比之下，免标记的检测方法则不需要标记/修饰步骤，因而较为简便、经济。

汪尔康院士课题组通过利用Hg²⁺与AGRO100的T碱基之间的特异作用，来调节其DNAzyme活性，从而发展一种比色检测水中Hg²⁺的免标记的简便方法。由于Hg²⁺与四极子DNAzyme中的T碱基结合形成T－Hg²⁺－T碱基对，使其无法正常折叠，从而抑制了其DNAzyme活性，这可以利用ABTS－H₂O₂反应体系进行监测。通过这种无标记比色方法，可检测到50 nM (即10 ppb)的Hg²⁺，在屏蔽剂PDCA的辅助下，该分析方法对Hg²⁺具有较好的选择性。

此外，这项研究工作的另一层意义就是证明了即使少量的Hg²⁺也具备破坏四极子结构的能力，而四极子结构可发现在人类线粒体末端(端粒DNA)，这为Hg²⁺对人类毒害提供了新的认识。该论文发表后，受到广大同行的关注，成为利用核酸尤其是利用四极子DNAzyme进行Hg²⁺检测的必引文献之一。