美國內布拉斯加大學林肯分校(UniversityofNebraska-Lincoln;UNL)的研究人員開發(fā)出一系列的金屬探測生物傳感器，其中包括一款金質傳感器。這種金質傳感器是在紙帶上制造出相當于石蕊試紙條的大小，專為滿足低成本、便于攜帶且能重復使用的需求而設計。
內布拉斯加大學林肯分校化學系副教授RebeccaLai正致力于在各種不同的發(fā)展階段研究能夠檢測汞、銀或鉑的傳感器。類似的技術還可應用于尋找鎘、鉛、砷或其他的金屬與非金屬。這些傳感器的主要目的在于檢測水中的污染物。
研究人員們希望，有一天人們不必再將水質樣本送到實驗室進行費時的檢測，只需使用生物傳感器定期地監(jiān)測家庭供水中是否出現鉛、汞、砷或其他危險的污染物。
DNA探針固定在包含于線圈的金屬(金)電極。從晶體中央加入約10微升(ul)的水質樣本至傳感器進行檢測。附加于接觸焊墊的白、綠和紅色導線連接至手持式電源
Source：NortheasternUniversity
RebeccaLai正是致力于尋找更佳新方法的科學家之一。貴金屬不僅具有美觀與經濟價值，在醫(yī)療與科學應用上也有越來越多的需求，包括用于抗癌藥物、治療肺結核和風濕性關節(jié)炎的藥物等。
“對于采礦產業(yè)來說，為了采金進行地球化學探勘變得越來越重要，”Lai解釋，“而這需要開發(fā)出能在復雜的生物與環(huán)境樣本中辨識與量化金元素的靈敏、可選且具成本效益的分析方法。”
科學家們已經采用了幾種策略來尋找金元素，例如基于熒光的傳感器、納米材料以及使用基因改造大腸桿菌的全細胞生物傳感器等。Lai正是一項在2013年探索以大腸桿菌作為金質生物傳感器研究的共同作者。
DNA是幾乎所有生物有機體的基因信息載體，似乎不太可能成為檢測金元素或其他金屬的方法。然而，Lai的研究利用觀察金屬離子與DNA四個基本建構模塊(腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶)之間的長期互動。
不同的金屬離子具有與不同DNA堿基的親近程度。例如，金傳感器是基于金離子與腺嘌呤間的相互作用、汞傳感器基于汞離子與胸腺嘧啶互動、銀傳感器則以銀離子與胞嘧啶的相互作用為基礎。
新創(chuàng)公司NUtechVentures已為內布拉斯加大學林肯分校開發(fā)的這項技術實現商用化，目前該公司正尋求保護，并為Lai的金屬離子傳感器尋找授權合作伙伴。
“雖然已經針對這些相互作用進行了充份的研究，但卻還未實際用于電化學金屬離子感測應用，”Lai與博士研究生YaoWu在zui近發(fā)表于《分析化學》(AnalyticalChemistry)期刊中的文章——“具有高靈敏度與可調動態(tài)范圍的電化學三價金(Ⅲ)傳感器”一文中解釋。
這篇文章中還探討論腺嘌呤鏈如何用于該設計中，以及制造出這一類型的電化學生物傳感器，以便能夠用于測量水質樣本中是否存在某種目標金屬及其于水中的濃度。
基于DNA的傳感器能夠檢測來自金溶液中的金(Ⅲ)離子。汞和銀傳感器還可檢測溶解的汞與銀離子。
“所檢測到的金(Ⅲ)離子必定來自金屬的金元素，因此，如果在供水中發(fā)現金，附近某處一定有金的沈積，”Lai解釋。不過，在基于DNA的生物傳感器得以實現商用化以前，他們還需要進行更詳細的調整。
Lai的感測運作原理是藉由測量從電極傳送至示蹤分子(此例中為亞甲藍)的電流。由于少了金(III)離子，可觀察到相當高的電流，因為腺嘌呤鏈探針具有高度彈性，電子在電極與示蹤分子之間的轉移也十分有效率。
但該樣本在結合金(III)元素時，腺嘌呤DNA探針的靈活性受到阻礙，從而導致由示蹤分子而來的電流大量減少。此外，電流變化的程度可用于決定樣本中的金元素濃度。
為了讓這種傳感器能重復使用多次，可采用另一種配體從傳感器上移除金(III)元素。
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